память как
гиперграф
почему наш мозг хранит не факты, а сцены
Мадлен Пруста и математика воспоминаний
подкаст
блог
главная
еще статьи
Представьте: вы идёте по улице, и внезапно откуда-то доносится запах свежей выпечки. И в ту же секунду — бах! — вы уже не на этой улице. Вы снова на бабушкиной кухне, вам семь лет, за окном лето, на столе клубничное варенье, а радио играет какую-то старую песню. Вы помните скрип половиц, текстуру вязаной скатерти, даже то, как солнечный свет падал на подоконник.
Всё это — из одного воспоминания о запахе. Не списком. Не по очереди. А сразу, целиком, как цельная живая сцена.
Это не баг нашей памяти. Это её основная фича. И именно поэтому классические модели памяти — как картотека с карточками или база данных — совершенно не описывают, как на самом деле работает наш мозг.
Попробуйте вспомнить, что вы ели на завтрак 15 июля 2022 года. Скорее всего, не получится. А теперь вспомните запах и вкус блюда, которое вы так любили в детстве. И вот оно: вы вспоминаете не просто еду, а целый мир: кто готовил, где вы сидели, какое было настроение, может быть даже погода за окном.
Что происходит? Почему один триггер возвращает нас не к отдельному факту, а к целой сцене? И можно ли это как-то формально описать?
Можно. И для этого нужны гиперграфы.

От списков к гиперграфам: три способа хранить воспоминания
Давайте посмотрим, как можно было бы смоделировать одно простое воспоминание — свадьбу условной/гипотетической подруги Маши в Москве в 1995 году.
Способ первый: иерархия (дерево)
Воспоминания
└─ Москва
└─ 1995
└─ События
└─ Свадьба
├─ Маша
├─ Красное платье
├─ Дождь
└─ Торт
Выглядит логично, но есть проблема: (возможно) память не линейна. Если вы увидите красное платье где-то ещё, вы можете вспомнить свадьбу. Если услышите определённую песню, тоже вспомните. Если почувствуете запах того самого торта - снова. Но в иерархии всё это - разрозненные листья разных веток. Как все же они связаны между собой?

Способ второй: граф
Давайте сделаем граф — узлы и рёбра между фактами:
[Лия] --была-на--> [Свадьба]
[Свадьба] --где--> [Москва]
[Свадьба] --когда--> [1995]
[Свадьба] --невеста--> [Маша]
[Свадьба] --атрибут--> [Красное платье]
[Свадьба] --погода--> [Дождь]
[Свадьба] --еда--> [Торт]
[Свадьба] --эмоция--> [Радость]
Уже лучше! Теперь из любого узла можно дойти до других. Но всё ещё чего-то не хватает.
Проблема: в реальной памяти все эти элементы связаны не по отдельности, а одновременно. Это не набор отдельных фактов "в 1995", "в Москве", "была Маша", а цельная сцена, где всё существует вместе.
Когда вы вспоминаете эту свадьбу, вы не проходите последовательно по рёбрам графа. Вы видите её целиком: Маша в красном платье стоит под дождём, на фоне московских крыш, все улыбаются, пахнет кремом от торта, играет музыка.
Это не граф. Это гиперграф.
Способ третий: гиперграф
В гиперграфе одно ребро (гиперребро) может соединять сразу множество узлов:
Гиперребро "Свадьба_Маши" = {
Лия,
Маша,
Москва,
1995,
красное платье,
дождь,
торт с розами,
песня "А я иду...",
радость,
волнение,
запах духов,
влажный асфальт
}
Вот это уже похоже на правду.
Мы видим не последовательность связей. Это целостная эпизодическая сцена, где все элементы неразрывно связаны. Активация любого из узлов — запаха, песни, красного платья, дождя — может "зажечь" всё гиперребро целиком.
Именно поэтому случайный запах возвращает не один факт, а целый мир.

Мозг как машина гиперграфов
Звучит красиво, но, может, это просто математическая абстракция? Или есть нейробиологические основания думать, что мозг действительно работает с чем-то похожим на гиперграфы?
Есть. И довольно убедительные.
Гиппокамп: индексатор сцен

Начнём с гиппокампа — структуры в медиальной височной доле, критически важной для формирования новых воспоминаний. Когда гиппокамп повреждён (например, у знаменитого пациента H.M.), человек не может создавать новые долговременные воспоминания, но старые остаются.
Долгое время думали, что гиппокамп — это просто "записывающее устройство". Но современные исследования показывают куда более интересную картину.
Place cells (клетки места) активируются, когда вы находитесь в определённом месте пространства.
Grid cells (клетки решётки) создают что-то вроде координатной сетки.
Time cells (клетки времени) отслеживают временные интервалы.
Boundary cells реагируют на границы пространства.
Но самое интересное: все эти нейроны не работают по отдельности. Они формируют комбинации активаций — паттерны, которые кодируют не просто "место", а "контекст".
"Контекст" — это и есть гиперребро! Это не просто "кухня", а "кухня + утро + запах кофе + усталость + завтрашняя встреча". Это целостная сцена.
Гиппокамп, по современным представлениям, работает как индексатор таких сцен. Он не хранит сами подробности (они распределены по коре), но создаёт "указатель" — паттерн активации, который связывает все элементы сцены воедино.
Это очень похоже на гиперребро: один "адрес" для множества связанных узлов.

Pattern completion: восстановление целого по фрагменту
Есть ещё одна удивительная особенность гиппокампа, особенно его области CA3: pattern completion (завершение паттерна).
Вот как это работает: если вы частично активировали паттерн (например, почувствовали запах), CA3 может "достроить" остальное — восстановить полную картину активации, которая соответствует целой сцене.
Другими словами: один элемент гиперребра активирует всё гиперребро.
Именно поэтому мадлен Пруста работает. Вкус - это один узел из гиперграфа детских воспоминаний. CA3 распознаёт паттерн, достраивает его, и бах — вы снова в Комбре, и вокруг всё, что было тогда.

Кортикальные колонки: мультимодальная интеграция
Идём дальше в кору. Здесь информация хранится распределённо — зрительная кора помнит образы, слуховая — звуки, соматосенсорная — ощущения.
Но ведь воспоминание о свадьбе — это не отдельно картинка, звук и запах. Это всё вместе, синхронно.
Как это возможно?
Современные исследования показывают, что нейроны в разных модальностях могут синхронизировать свою активность — они "выстреливают" вместе, создавая единый паттерн. Эта синхронизация и есть механизм связывания (binding problem) — как мозг превращает разрозненные сигналы в цельное восприятие или воспоминание.
Гиперребро в этом контексте — это синхронизированная активация нейронов из разных областей коры. Не последовательная, а одновременная.
Default Mode Network: сеть автобиографической памяти
Когда вы ничем не заняты — просто сидите, смотрите в окно, думаете — в вашем мозге активируется так называемая Default Mode Network (DMN).
Это сеть, включающая медиальную префронтальную кору, заднюю поясную кору, угловую извилину и, опять же, гиппокамп. И она критически важна для автобиографических воспоминаний — для того, чтобы вспоминать себя в прошлом, представлять будущее, размышлять о своей идентичности.
DMN оперирует не фактами, а контекстами. Она активна, когда вы "погружаетесь" в воспоминание — когда вы не просто знаете, что "в 1995 была свадьба", а заново переживаете эту свадьбу.
И это тоже очень похоже на активацию гиперребра — не набор узлов, а погружение в целостную сцену.
Живые примеры: когда гиперграфы "включаются"
Теория — это хорошо, но давайте посмотрим, как гиперграфы проявляются в реальной жизни.
И снова Пруст с мадлен: цепная реакция памяти
Классика. Марсель Пруст описал, как вкус печенья, которое обмакнули в чай, мгновенно вернул его в детство, в Комбре, к тёте Леонии. Не просто вернул — обрушил на него целый мир: дом, сад, улицы, люди, запахи, настроения.
Почему это работает?
Потому что "вкус мадлен + чай" — это узел в гиперребре "Комбре_детство". Активация этого узла запустила активацию всего гиперребра. И мозг Пруста восстановил всю сцену.
Интересно, что это происходит быстрее мысли. Вы не думаете "так, вкус знакомый, дай-ка вспомню..." — вы уже там. Это автоматическая активация паттерна.
Дежавю: случайная активация похожего гиперребра
Вы входите в незнакомую комнату и вдруг — странное чувство: "я уже здесь был". Хотя точно не были.
Одна из гипотез о дежавю: это случайная активация гиперребра, похожего на текущую ситуацию. Может быть, расположение мебели напоминает какую-то старую комнату. Или сочетание света и запаха. Мозг находит паттерн, который частично совпадает с текущим, активирует его — и возникает иллюзия "узнавания".
Гиперребро сработало, но не то.
Конфабуляции: когда мозг склеивает несовместимые узлы
Конфабуляции — это ложные воспоминания, которые человек искренне считает правдой. Они часто возникают при повреждениях мозга, особенно лобных долей.
Вот типичный пример: пациент говорит "вчера я был на рыбалке с сыном" (хотя его сын живёт в другом городе, и рыбалки не было). Но это не сознательная ложь! Пациент действительно так помнит.
Что происходит в терминах гиперграфов?
Мозг пытается достроить неполный паттерн. Есть узлы: "сын", "рыбалка", "хорошее настроение". Механизм pattern completion пытается их связать в гиперребро — но связывает неправильно, потому что механизм верификации (префронтальная кора) повреждён.
Получается несуществующее гиперребро — сцена, которой не было, но которая собрана из реальных элементов.
Детские воспоминания: почему они такие яркие?
Почти у всех есть несколько очень ярких воспоминаний из раннего детства (3-5 лет). Часто это какие-то эмоционально насыщенные моменты: день рождения, поездка к морю, первый день в садике.
Эти воспоминания обычно невероятно детализированы: цвета кажутся ярче, запахи сильнее, эмоции острее. Вы помните текстуру песка, звук волн, вкус мороженого, всё сразу.
Почему?
Потому что в детстве мозг формирует гиперрёбра с огромным количеством узлов — мультисенсорные, эмоционально насыщенные, новые. Каждое переживание — это открытие, и мозг "записывает" его щедро, со всеми деталями.
Плюс, детские гиперрёбра реактивировались много раз — вы вспоминали их снова и снова, укрепляя связи. Они становились частью вашей идентичности.
Во взрослом возрасте большинство переживаний рутинны. Мозг уже "знает" контекст, и записывает скупо. Поэтому большинство дней сливаются в одно серое пятно.
Но стоит попасть в нестандартную ситуацию — путешествие, сильная эмоция, кризис — и снова формируется богатое гиперребро. Именно поэтому мы помним яркие моменты, а не серые будни.

Травматические воспоминания: "замороженные" гиперузлы
Травматические воспоминания — особый случай. Они отличаются от обычных тем, что:
  • Очень яркие и детальные
  • Навязчивые (возвращаются снова и снова)
  • Фрагментированные (часто помнятся "кусками", без связной истории)
  • Активируются непроизвольно (триггеры)
В терминах гиперграфов: это гиперребро, которое "застряло" в активном состоянии.
Обычно, когда мы вспоминаем что-то несколько раз, воспоминание "консолидируется" — становится частью нарратива, интегрируется с другими воспоминаниями, теряет эмоциональный заряд. Мы можем спокойно о нём думать.
Но при травме механизм консолидации нарушается. Гиперребро остаётся "сырым", неинтегрированным, с сохранённым эмоциональным зарядом. И любой узел из этого гиперребра (звук, запах, время суток) может его реактивировать, причём со всей эмоциональной силой.
Терапия травмы (например, EMDR) во многом направлена на то, чтобы "разморозить" это гиперребро, позволить ему реконсолидироваться, интегрироваться в общий автобиографический нарратив.


Когда гиперграфы распадаются: нейродегенерация и амнезия

Гиперграфовая модель памяти помогает понять не только норму, но и патологию. Что происходит, когда память ломается?
Болезнь Альцгеймера: распад гиперрёбер
Альцгеймер даёт нам особенно яркую иллюстрацию того, как работают гиперграфы.
Парадокс болезни Альцгеймера: пациенты часто помнят детали из прошлого (имена, места, события), но не могут связать их воедино в осмысленную сцену. И совсем не могут формировать новые воспоминания.
Пример: пациент помнит, что у него есть дочь Маша. Помнит, что она живёт в Москве. Помнит, что она замужем. Но если спросить "расскажи о последнем визите Маши", он не может. Узлы есть, но гиперребро разрушено.
Более того: пациент может помнить свою дочь ребёнком (старое, прочное гиперребро из 1980-х), но не узнаёт её сейчас, взрослой (новое гиперребро не сформировалось).

Что происходит в терминах гиперграфов?
При Альцгеймере в первую очередь страдает гиппокамп — именно та структура, которая создаёт и индексирует гиперрёбра. Механизм pattern completion ломается. Мозг не может больше "достроить" целую сцену по фрагменту.
Узлы (отдельные факты) могут сохраняться в коре, но связи между ними слабеют. Гиперграф фрагментируется:
Было:
Гиперребро "Маша" = {дочь, взрослая, Москва, замужем, работает, последний визит}
Стало:
Узлы: {дочь}, {Москва}, {замужем} — разрозненные, несвязанные
Мозг пытается восстановить связность — и получаются конфабуляции. "Маша приходила вчера" (не приходила, но мозг склеил узлы "Маша" + "визит" в несуществующее гиперребро).
На поздних стадиях начинают теряться и сами узлы. Но даже на ранних — главная проблема не в потере фактов, а в потере способности связывать их в сцены.
Это очень важное наблюдение для терапии: возможно, если поддерживать активность гиперрёбер (через диалог, повторение сцен, мультисенсорную стимуляцию), можно замедлить распад.

Амнезия: когда новые гиперрёбра не создаются
Классический случай — пациент H.M., которому в 1953 году удалили гиппокамп (обе медиальные височные доли) для лечения эпилепсии.
После операции H.M. не мог формировать новые долговременные воспоминания. Он помнил своё детство, юность — всё до операции. Но ничего после. Он мог общаться, решать задачи, но через 15 минут забывал разговор.
В терминах гиперграфов: старые гиперрёбра сохранены (они в коре), но новые не создаются (нет гиппокампа, который их индексирует).
H.M. жил в вечном настоящем. Каждое событие было для него новым. Он не мог "записать" новую сцену в память.
Интересно, что процедурная память у него работала. Он мог научиться новому двигательному навыку (например, рисовать в зеркале), но не помнил, что учился. Процедурная память — это не гиперграфы, это другой тип структуры (скорее последовательности, паттерны в мозжечке и базальных ганглиях).

Депрессия: искажение эмоциональной валентности
Депрессия — это не совсем "поломка памяти", но она даёт интересный пример того, как гиперграфы могут быть искажены.
При депрессии люди склонны вспоминать негативные события чаще и ярче, чем позитивные. Даже нейтральные или хорошие воспоминания окрашиваются в негативные тона.
Что происходит?
Эмоциональная валентность — это часть гиперребра. Воспоминание "выпускной" содержит не только "школа, друзья, платье, музыка", но и эмоциональный тон "радость, ностальгия, волнение".
При депрессии гиперрёбра переписываются с изменённой валентностью. "Выпускной" теперь ассоциируется с "одиночество, неуверенность, страх будущего". Узлы те же, но эмоциональный контекст изменён.
Когнитивная терапия депрессии во многом направлена на то, чтобы перезаписать эти гиперрёбра — создать альтернативные интерпретации событий, изменить эмоциональный тон воспоминаний.
Практические импликации: от AI до образования
Если гиперграфы — это хорошая модель памяти, какие из этого следуют практические выводы?
Для искусственного интеллекта: RAG-системы и персональные ассистенты
Современные AI-ассистенты часто используют технологию RAG (Retrieval-Augmented Generation): они хранят базу знаний и извлекают релевантные куски при ответе на запрос.
Но большинство RAG-систем работают с векторным поиском — они ищут факты, похожие по смыслу на запрос.
Проблема: это скорее граф, а не гиперграф. Факты хранятся отдельно, без контекста.
Что было бы лучше?
Хранить не факты, а контексты — гиперрёбра. Например, если я говорю ИИ "расскажи про мою поездку в Прагу", он должен восстановить не отдельные факты ("была в Праге", "ела трдельник", "дождь"), а целую сцену:
"Ты была в Праге в мае 2019, это была твоя первая поездка за границу. Ты остановилась у подруги Ани, вы гуляли по Карлову мосту вечером, был дождь, но вы всё равно ходили, потому что было красиво. Ты ела трдельник и говорила, что он переоценён, но фотографировала его для Инстаграма. Ты была счастлива."
Это не набор фактов. Это реконструкция сцены. Именно так работает человеческая память.
Для персональных AI-ассистентов (особенно долгосрочных — тех, которые помнят вас годами) гиперграфовая архитектура памяти может быть ключом к настоящей "человечности".
Для образования: учить контекстами, а не фактами
Традиционное образование часто работает с отдельными фактами: "Битва при Ватерлоо была в 1815 году", "столица Франции — Париж", "формула площади круга — πr²".
Проблема: эти факты запоминаются плохо и быстро забываются, потому что они не встроены в контекст.
Гиперграфовый подход предлагает другое: создавать мультисенсорные, эмоциональные, контекстуальные якоря.
Пример: вместо "битва при Ватерлоо — 1815" рассказать историю: как выглядело поле боя, как пахло (порох, грязь), какие звуки (выстрелы, крики), какие эмоции (страх, отчаяние, триумф). Показать карты, картины, прочитать письма солдат. Связать с контекстом: почему это важно, как это изменило Европу.
Создать гиперребро, а не просто записать узел.
Именно так работают лучшие учителя. Они не просто дают факты — они создают сцены, истории, контексты. И это запоминается на всю жизнь.

Для психотерапии: работа с травмой и переписывание воспоминаний
Мы уже говорили про EMDR (десенсибилизация и переработка движением глаз) — один из самых эффективных методов работы с травмой.
Суть EMDR: клиент вспоминает травматическое событие, одновременно следя глазами за движущимся объектом (или слушая билатеральные звуки). Это создаёт особое состояние, в котором воспоминание становится "пластичным" — его можно переписать.
В терминах гиперграфов: замороженное травматическое гиперребро размораживается и реконсолидируется — с изменённым эмоциональным тоном, интегрируется в нарратив, теряет триггерную силу.
Есть и другие методы: когнитивная реструктуризация (изменение интерпретации событий), нарративная терапия (переписывание истории жизни), даже психоделическая терапия (psilocybin, MDMA) — все они в той или иной степени работают с реорганизацией гиперграфов памяти.
Понимание механизма (гиперрёбра, их активация, консолидация, переписывание) может помочь создавать более эффективные и таргетные методы терапии.


Для когнитивной реабилитации при деменции
Если при Альцгеймере распадаются гиперрёбра, можно ли их укреплять?
Возможно. Несколько подходов:
1. Reminiscence therapy — систематическая работа с воспоминаниями через фото, музыку, запахи, истории. Цель — реактивировать старые гиперрёбра, укреплять их.
2. Мультисенсорная стимуляция — использование нескольких модальностей одновременно (зрение + слух + осязание + запах), чтобы создать богатое гиперребро.
3. Персонализированная когнитивная терапия с AI — именно то, что мы планируем: агент, который помнит всю биографию пациента как систему гиперграфов, и ведёт диалог, который реактивирует эти гиперрёбра, помогает восстанавливать связи.
Пока это гипотеза, но она проверяема. И если она сработает, это будет революция в подходе к Альцгеймеру — не "почини структуру", а "восстанови процесс".
Для понимания креативности: создание новых гиперграфов
И последнее — креативность.
Что такое креатив? Это создание нового из известного. Метафора, инсайт, изобретение — всё это новые гиперрёбра, созданные из старых узлов.
Пример: метафора "жизнь — это путешествие".
Узлы "жизнь" и "путешествие" существовали отдельно. Но кто-то впервые связал их в одно гиперребро: {жизнь, движение, цель, препятствия, попутчики, багаж, дорога, конец}.
И это сработало! Потому что узлы из двух разных контекстов оказались совместимы. Создалось новое понимание.
Инсайт — это то же самое. Вы долго бьётесь над задачей, и вдруг — щёлк! — два гиперребра, которые казались несвязанными, вдруг соединяются в одно новое. "А что если...?"
Креативность — это игра с гиперграфами. Разбирать старые, создавать новые, смешивать несовместимое.
И может быть, обучение креативности — это обучение тому, как гибко работать со своими гиперграфами памяти.

Заключение: память как живая структура
Мы начали с мадлен Пруста и пришли к математике гиперграфов, нейробиологии гиппокампа, патологии Альцгеймера и перспективам AI.
Что мы поняли?
Память — это не склад фактов. Это не картотека, не жёсткий диск, не база данных.
Память — это живая сеть контекстов, где каждое воспоминание — это не набор элементов, а целостная сцена, связывающая множество модальностей, эмоций, смыслов.
Гиперграфы — это всего лишь математическая модель. Но она работает. Она объясняет:
  • Почему один запах возвращает целый мир
  • Почему при Альцгеймере узлы остаются, но сцены распадаются
  • Почему детские воспоминания такие яркие
  • Почему травма "застревает"
  • Как работает креативность
И — что важнее всего — она даёт нам инструменты для работы с памятью:
  • Для создания более "человечных" AI
  • Для обучения, которое действительно запоминается
  • Для терапии травм и когнитивной реабилитации
  • Для понимания самих себя
Может быть, в будущем мы научимся визуализировать эти гиперграфы — увидеть структуру своих воспоминаний, понять, как они связаны, где есть пробелы, где — узлы напряжения.
А пока — просто знайте: когда вы вдруг вспоминаете что-то от запаха, звука, случайной детали — это не баг. Это фича.
Это ваш мозг, работающий как идеальная машина гиперграфов.
И это прекрасно.


Почитать по теме:
  • O'Keefe, J., & Nadel, L. (1978). The Hippocampus as a Cognitive Map
  • Tulving, E. (2002). "Episodic Memory: From Mind to Brain"
  • Schacter, D. L. (2001). The Seven Sins of Memory
  • Buzsáki, G. (2015). "Hippocampal Sharp Wave-Ripple: A Cognitive Biomarker for Episodic Memory"
  • Proust, M. (1913). À la recherche du temps perdu (В поисках утраченного времени)
Эта статья написана для научно-популярного формата и является отражением теоретической гипотезы автора. Для более глубокого погружения в математический аппарат гиперграфов и их применение в нейронауке, рекомендуем работы по алгебраической топологии в нейронауке и гиперграфовым моделям в нейрокодинге.
Made on
Tilda