Декабрь 1879 года, Лондон. Герман Эббингауз — двадцатидевятилетний немецкий философ, недавно вернувшийся в Европу из трёхлетних странствий по Англии и Франции — стоит у прилавка букиниста на Чаринг-Кросс. В руках у него тонкая книжка в зелёном переплёте: «Элементы психофизики» Густава Фехнера, изданная пятнадцатью годами раньше [1]. В книге Фехнер пытается доказать математическую вещь: что субъективное ощущение тяжести камня в руке связано с реальным весом камня по логарифмическому закону. То есть психику можно измерить.

Идея у Эббингауза не отпускает. Шесть лет он будет ходить с ней по университетам, не находя себе места: Берлин, Галле, снова Берлин. И в конце концов решит проверить её на самом сложном, что есть у психики — на памяти. Не на ощущениях, которые можно проверять прибором, а на воспоминаниях, которые живут только внутри головы.

Шесть лет, с 1880 по 1885, Эббингауз будет заучивать списки бессмысленных слогов. На себе. В одиночку. В съёмной комнате в Берлине. Без коллег, без аспирантов, без гранта. Утром, в обед, вечером, через сутки, через неделю, через месяц. Двадцать тысяч сессий. Две тысячи триста слогов: WID, ZOF, DAX, NUF, BIK. Один человек, один блокнот, одни карманные часы [1, 3].

Сегодня вы услышите эту историю от Эббингауза и ещё девяти учёных. Это курс из десяти глав, и каждая — одно открытие и один человек. Герман Эббингауз в Берлине 1885-го. Бренда Милнер в Монреале 1957-го, у изголовья пациента без памяти. Эндель Тульвинг в Торонто 1972-го. Ларри Сквайр в Сан-Диего 1992-го. Эрик Кэндел у морского зайца 2000-го. Элизабет Лофтус в зале суда 1990-х. Джон О'Киф и Мозеры с электродами в гиппокампе крысы. Карим Надер с инъекцией в амигдалу 2000-го. Сусуму Тонегава с оптоволокном в мозгу мыши 2013-го. И в финале — Алоиз Альцгеймер и наши собственные дни, где идёт борьба за то, чтобы прошлое продолжало жить в стареющем мозге.

Сто сорок лет одного вопроса: где именно в материи мозга живёт прошлое? И мы начнём с того, как прошлое впервые удалось измерить.

Часть 1. Две тысячи лет «памяти как восковой таблички»

До конца XIX века память была темой философов, а не учёных. Аристотель в трактате «О памяти и припоминании» (около 350 года до нашей эры) описывал её как отпечаток на восковой табличке души: впечатление от опыта оставляет след, со временем след стирается. Это был не плохой образ — он во многом совпадает с тем, что мы сейчас называем синаптической пластичностью. Но это был именно образ, а не измеримая величина.

Дальше всё повторяется. Святой Августин в «Исповеди» (398 год) сравнивает память с огромным хранилищем, в котором сложены отпечатки чувственных впечатлений: «мы входим в широкие палаты памяти моей, где сокровища бесчисленных образов». Декарт в XVII веке думает, что воспоминания записаны в виде складок и пор в материи мозга, и припоминание — это разглаживание складок духом через шишковидную железу. Локк в 1690 году пишет, что человек — это сумма его воспоминаний (об этом мы вернёмся в десятой главе, когда будет идти речь об Альцгеймере).

Все эти описания умные. Ни одно из них не позволяет ответить на простой вопрос: сколько именно сохраняется в памяти через час? Через сутки? Через год? Просто потому, что никто не пытался измерить.

В 1879 году, в том самом году, когда Эббингауз листал Фехнера, в Лейпциге Вильгельм Вундт открыл первую в мире лабораторию экспериментальной психологии [3]. Вундт был осторожен. В новой лаборатории изучали реакции на свет и звук, время простой реакции, чувствительность кожи — всё, где можно было поставить хронометр и шкалу. Память Вундт обходил стороной: считал её слишком сложным предметом для эксперимента, доступным только философской интроспекции.

Эббингауз решил, что Вундт неправ.

Часть 2. Бессмысленные слоги

Герман Эббингауз родился 24 января 1850 года в маленьком городке Бармен (теперь часть Вупперталя) в семье торговца. Лютеранская гимназия, потом — философский факультет Боннского университета, где он попал под влияние молодого Эдуарда фон Гартмана и заинтересовался психологией бессознательного. В 1871-м, в двадцать один год, его прервала Франко-прусская война — он пошёл в армию, но вернулся через полгода и доучился. PhD по философии в Бонне 1873 года, тема — философия бессознательного по Гартману. К моменту, когда он стоял у прилавка с Фехнером в Лондоне, у него за плечами было три года путешествий, репетиторства в английских семьях и полное отсутствие академической карьеры [3].

В 1880-м Эббингауз получил скромное место приват-доцента в Берлинском университете. Это значило право читать лекции студентам за плату, которую студенты платили ему напрямую. Ни лаборатории, ни ассистентов, ни оборудования. Зато была собственная квартира в Берлине и почти полная свобода времени.

Эббингауз понял, что у него есть одно громадное преимущество и одна громадная проблема. Преимущество: он сам мог быть испытуемым в любую минуту дня и ночи — и так получить несколько тысяч сессий, недостижимых никаким коллективным экспериментом тогдашней эпохи. Проблема: он мог быть только самим собой. Не было способа отделить, что в результатах — общечеловеческое свойство памяти, а что — индивидуальная особенность одного 30-летнего философа в Берлине, который любит классическую филологию и говорит на четырёх языках.

Со второй проблемой Эббингауз сделать ничего не мог. С первой — решил гениально. Он понял, что нужно выключить смысл. Если заучивать стихотворение или абзац прозы, то ассоциации, остроумие, рифма, образы — всё это будет работать на запоминание, и измерить чистую память будет невозможно. Эббингауз изобрёл то, что вошло в учебники под именем CVC-слогов (consonant-vowel-consonant): три буквы, согласная-гласная-согласная, без значения ни в одном языке, который он знал. BAJ, WID, ZOF, NUF, DAX, PEK, BIK.

Всего он составил около 2 300 таких слогов [1, 3]. Из них на каждой сессии формировал случайный список длиной 7, 12, 16, 24 или 36 слогов, выписывал на отдельные листы и заучивал вслух, под метроном, по 150 ударов в минуту. Время заучивания фиксировал по карманным часам. Сессии шли по строгому расписанию — одна в день, в одно и то же время, чтобы исключить эффект времени суток и усталости.

А дальше начиналось главное. Через час, через сутки, через девять часов, через два дня, через шесть дней, через тридцать один день — Эббингауз снова брал тот же список и заучивал его повторно. Он не пытался вспомнить слоги напрямую (он знал, что обычное припоминание плохо измеряется). Он измерял, на сколько процентов меньше времени уходит на повторное выучивание по сравнению с первым разом. Эту величину он назвал savings, по-немецки Ersparnis — «сбережение». Если в первый раз слог-список требовал 1000 секунд, а через сутки — 670 секунд, то savings = 33%. Сохранилось столько-то памяти, чтобы экономить столько-то времени.

Часть 3. Кривая

В 1885 году в Лейпциге, в издательстве Duncker & Humblot, вышла тонкая книга в 169 страниц: «Über das Gedächtnis: Untersuchungen zur experimentellen Psychologie» — «О памяти: исследования по экспериментальной психологии». Автор — Hermann Ebbinghaus, приват-доцент Берлинского университета [1]. Тираж скромный, рецензии редкие. Несколько крупных психологов того времени — Уильям Джеймс, Вильгельм Вундт — книгу заметили и оценили. Но настоящая слава пришла позже, через двадцать-тридцать лет, когда новое поколение экспериментальных психологов сделало книгу основанием новой дисциплины [3].

Главный результат книги — это кривая. Сегодня она лежит в любом учебнике и каждом справочнике, обычно без имени автора. По горизонтали — время, прошедшее после первого заучивания. По вертикали — процент сохранившейся памяти (тот самый savings). Вот числа, которые получил Эббингауз на собственных списках:

Главное в этой картинке — не сами числа, а форма. Кривая резко падает в первый час: за двадцать минут уходит примерно 42% того, что вы только что выучили. За час — 56%. За сутки — 67%. А дальше происходит самое интересное: после первых суток кривая выпрямляется. То, что выжило первые двадцать четыре часа, держится потом неделями и месяцами с гораздо меньшими потерями. На отметке тридцати одного дня всё ещё сохраняется около 21% — немного, но это не ноль.

Эббингауз математически описал кривую формулой, в которой savings убывает по логарифмическому закону от времени. Точная форма позже уточнялась, и сегодня предпочитают power law вместо экспоненты, но базовая интуиция Эббингауза стоит: забывание идёт неравномерно. Самый большой удар приходится сразу. Если воспоминание пережило первые сутки, у него хорошие шансы остаться надолго.

Часть 4. 2015 год: Эббингауз выдерживает проверку

Любая большая теория должна пройти проверку временем. В случае Эббингауза проверка получилась особенно жёсткой: его выводы лежали в учебниках 130 лет, никем системно не повторённые. Эббингауз сделал эксперимент один раз, на одном человеке (на себе) в 1880-х годах в Берлине. Все остальные «подтверждения» в учебниках на самом деле опирались на ту же оригинальную работу.

В 2015 году в журнале PLOS ONE голландские когнитивные психологи Яап Мюрре и Йоэри Дрос из Амстердамского университета опубликовали статью с прямолинейным названием: «Replication and Analysis of Ebbinghaus' Forgetting Curve» — «Репликация и анализ кривой забывания Эббингауза» [2]. Они взяли двух испытуемых (одним из которых был сам Мюрре), составили списки CVC-слогов в стиле Эббингауза, и в течение года заучивали их по тому же расписанию: через 20 минут, час, сутки, два дня, шесть дней, тридцать один день.

Результат: кривая Мюрре — Дроса 2015 года почти точно совпадает с кривой Эббингауза 1885 года [2]. Та же форма, тот же резкий обвал в первые часы, та же стабилизация после суток. Один любопытный нюанс: на двадцати четырёхчасовой отметке у них savings немного выше, чем у Эббингауза. Возможное объяснение — сонный буст: за сутки укладывается ночь, и во сне происходит консолидация (об этом ровно в третьем курсе нашей серии, в Главе 6 курса «Сон и сновидения»; мы вернёмся к этому в Главе 5 текущего курса, когда будем разбирать Кэндела и молекулярные часы памяти).

Эббингауз пережил то, что в современной науке называется replication crisis — кризис воспроизводимости, который в 2010-х годах добил многие громкие открытия психологии. Эффекта 130-летней давности должно было хватить, чтобы потеряться. Не потерялся. Это редкий результат.

Часть 5. Почему мы начинаем именно отсюда

Если вы прошли два предыдущих курса серии — «Введение в нейробиологию» и «Трудная проблема сознания» — вы видели память дважды. В первом курсе мы добрались до синапсов и обучения по Хеббу: cells that fire together wire together. Это был механизм, без функции. Во втором курсе мы упёрлись в трудную проблему сознания: даже зная всё про нейроны, мы не понимаем, как из их активности рождается субъективный опыт. Память живёт ровно на стыке этих двух картин. С одной стороны — это нейроны и синапсы. С другой — это то самое субъективное «я был там вчера», которое для каждого человека знает изнутри, что у него есть прошлое.

В этом курсе мы пройдём по обоим этажам. От Эббингауза мы спустимся к пациенту H.M. в 1953 году (Глава 2) — и увидим, где именно в материи височной доли живёт декларативная память. От пациента H.M. мы пойдём через Тульвинга и Сквайра к классификации типов памяти (Главы 3 и 4), и обнаружим, что памяти не одна, а несколько разных систем. Потом — глубже, к молекулам: Кэндел и аплизия (Глава 5), CREB и синтез белка, ради которого вообще держится долговременная память. Дальше — неудобный шаг: Лофтус и ложные воспоминания (Глава 6), которые покажут, что память — не запись, а реконструкция, и что мы сами не знаем, какие из наших воспоминаний реальны. О'Киф и Мозеры (Глава 7) — пространственная память и Нобель-2014, GPS в голове. Надер с реконсолидацией (Глава 8) — каждое воспоминание переписывается заново при каждом обращении. Тонегава с оптогенетикой (Глава 9) — в 2013 году группа MIT научилась имплантировать ложное воспоминание мыши с помощью лазера, и это не литература, это эксперимент. И в десятой главе — Альцгеймер, амилоид, BDNF и то, что мы пока можем сделать, чтобы прошлое продолжало жить в стареющем мозге.

Но всё это начинается с одного простого утверждения: память можно измерить. До 1885 года это была не очевидная вещь. После 1885 — стала.