Во-вторых, и это важнее, Бен не единственный, кто освоил метод эхолокации: тысячи незрячих людей тоже преуспели в этом32. На самом деле данный феномен обсуждается по меньшей мере с 1940-х годов, когда впервые появился термин «эхолокация», употребленный автором статьи Echolocation by Blind Men, Bats and Radar, опубликованной в журнале Science33. Автор среди прочего отмечал: «Многие слепые люди со временем вырабатывают значительную способность не наталкиваться на препятствия, руководствуясь слуховыми подсказками от намеренно издаваемых ими звуков». В качестве примеров он назвал звуки шагов, постукивание тростью или щелчки пальцами. И показал также, что у таких людей способность успешно применять эхолокацию резко снижается из-за посторонних шумов или ушных тампонов.
Как мы уже видели, мозг может привлекать прежде отвечавшую за зрение затылочную долю коры для многих других функций, кроме слуха. Так, от дополнительной кортикальной территории может выиграть запоминание. В одном исследовании проверяли способность незрячих запоминать списки слов. Лучше всего проявили себя индивиды с большей территорией, захваченной у затылочной коры: это дало им возможность уделить больше кортикальной территории тесту на запоминание34.
Если рассматривать данный феномен в целом, правило простое и однозначное: чем больше кортикальной территории, тем лучше. Правда, иногда это приводит к неожиданным результатам, казалось бы противоречащим здравому смыслу. У большинства людей от рождения имеются три типа фоторецепторов для цветного зрения, но некоторые рождаются с двумя типами фоторецепторов, всего с одним или вообще без таковых, из-за чего у них снижена (или вообще отсутствует) способность различать цвета. Однако у людей с цветовой слепотой дела обстоят не совсем плохо: они лучше распознают градации серого цвета35. Почему? А потому, что их зрительная кора занимает такую же территорию, как у других людей, а работает с меньшим числом характеристик цвета. Таким образом, когда для решения простой задачи отводится больше кортикальной территории, эффективность восприятия повышается. Например, в армии военнослужащих с цветовой слепотой не задействуют в целом ряде задач, однако уже известно, что они способны лучше распознавать на местности маскировочные ухищрения противника, чем те, у кого нормальное цветовое зрение.
И хотя мы привычно задействуем систему визуализации, когда дело касается чего-либо важного, функциональная реорганизация кортикальных областей происходит повсеместно. Когда человек теряет слух, нейронная ткань, прежде отвечавшая за эту функцию, принимает на себя представительство других органов чувств36. Поэтому не стоит удивляться, что у страдающих глухотой улучшается периферическое визуальное внимание или что они нередко видят особенности вашего выговора, например способны определить, из какой части страны вы родом, потому что отлично приспособились читать по губам. (Аналогично после ампутации конечности обостряется чувствительность туловища.) Такой человек способен уловить даже легчайшее прикосновение, а если два прикосновения следуют друг за другом и воспринимаются как одно, он все равно почувствует, что их было два, потому что мозг передает больше кортикальной территории в в
* * *
На смену прежней парадигме, считающей функции областей мозга предопределенными, приходит понятие нейронной реорганизации: мозг способен перераспределять функции нейронной ткани. Таким образом область может быть переориентирована для решения других задач. Например, в нейронах зрительной коры ничего особенного нет. Это просто-напросто нейроны, которые волей случая задействованы в обработке информации, касающейся выступающих поверхностей и цветов у людей со здоровыми глазами. У незрячих те же самые нейроны способны прекрасно обрабатывать информацию от других органов чувств.
Прежняя парадигма допускала, что обозначенная как Луизиана территория на североамериканском континенте предназначена исключительно для французов. В соответствии с новой парадигмой нет ничего удивительного в том, что земли Луизианы были выставлены на продажу и их покупали выходцы со всех концов света. Поскольку мозг вынужден распределять все свои задачи между участками коры, объем которой конечен, можно предположить, что часть мозговых нарушений вызвана неоптимальностью их распределения. Один из примеров этого — ученый аутист[16] (когда ребенок с тяжелыми нарушениями способностей к познанию, социальному взаимодействию и общению искусен в какой-либо одной узкой области, скажем может с легкостью запомнить все номера в телефонной книге, с исключительной точностью деталей нарисовать увиденную сценку или в мгновение ока собрать кубик Рубика). По поводу сочетания умственной отсталости и выдающейся одаренности выдвинуто множество теорий, но в нашем контексте интерес представляет та, что связывает данный феномен с необычным распределением кортикального пространства37. Здесь идея в том, что виртуозно проделывать странные вещи возможно, если мозг отдает для решения какой-то одной задачи слишком большой участок кортикальной поверхности (скажем, для запоминания, визуального анализа или сборки пазлов). Однако подобные сверхспособности достигаются в ущерб другим задачам, между которыми в норме распределяется кортикальная территория, включая, например, подмножество задач, в сумме обеспечивающих прочные коммуникативные навыки.
Последние годы ознаменовались рядом научных прозрений относительно пластичности мозга, но думается, что наибольший сюрприз преподнесла нам скорость, с которой он срабатывает. Несколько лет назад ученые из Университета Макгилла провели сканирование мозга группе взрослых, только что лишившихся зрения. Участникам эксперимента давали слушать звуки. Неудивительно, что при этом у них активировалась слуховая кора. Но одновременно наблюдалась активность и в затылочной доле, что было невозможно всего несколькими неделями ранее, когда участники эксперимента еще не утратили зрения. Правда, активность эта оказалась слабее, чем у людей, долгое время пробывших незрячими, но тем не менее измеримой38.
Эксперимент показал, что при утрате зрения мозг способен быстро меняться. Но насколько быстро?
Нейролог Альваро Паскуаль-Леоне заинтересовался, какими темпами могут происходить крупные перемены в мозге. Он обратил внимание, что начинающих воспитателей (инструкторов) в школах для слепых просят семь полных дней ходить с завязанными глазами, чтобы на собственном примере понять, каковы опыт и впечатления от общения с миром у их будущих учеников. В результате, как отмечали сами воспитатели, у большинства из них улучшилась способность различать и анализировать звуки, ориентироваться в пространстве, сообразуясь с ними, судить о расстоянии до предметов и определять, что это за предметы:
«По словам некоторых, у них появилась способность быстро и безошибочно узнавать человека по голосу, когда он только начинал говорить, или по ритму шагов, если он просто проходил мимо. Кто-то научился различать автомашины разных марок по звуку работающего двигателя, а один описал, как его радовало, что он может различить по характеру шума мотора марки проезжающих вдали мотоциклов»39.
Все это навело Паскуаля-Леоне и его коллег на мысль проверить в лабораторных условиях, что произойдет в мозге зрячего человека, если он проведет несколько дней с завязанными глазами. Эксперимент был реализован и открыл нечто на грани чуда: обнаружилось, что реорганизация нервных функций — того же типа, что и у незрячих, — происходит также и у зрячих, на некоторое время лишенных зрения. И происходит быстро.
В одном из последующих экспериментов группа Паскуаля-Леоне в течение пяти дней держала участников с завязанными глазами, и все это время их интенсивно обучали читать точечно-рельефный шрифт Брайля40. По прошествии пяти дней испытуемые этой группы уже очень неплохо узнавали буквы Брайля по легким различиям в образующих их значках — и притом намного лучше, чем контрольная группа зрячих участников, которых тоже все эти дни обучали освоению шрифта Брайля, но без повязок на глазах. Особенно впечатляющими оказались перемены, выявленные при сканировании мозга. В течение пяти дней участники с завязанными глазами, прикасаясь к предметам, задействовали свою затылочную кору, а контрольная группа, как и ожидалось, — только соматосенсорную. У условно незрячих обнаружилась также реакция затылочных долей на звуки и слова.
Когда экспериментаторы намеренно нарушали новоявленную активность затылочной доли магнитными импульсами, преимущество в чтении шрифта Брайля у условно незрячих исчезало, и это указывало, что включение данной части мозга было не случайным побочным эффектом, а важной частью усовершенствования поведенческой активности. Когда же с участников эксперимента сняли повязки, ответ затылочной коры на прикосновение и звук исчез в тот же день, и с того момента их мозг на сканах уже ничем не отличался от мозга любого зрячего человека.
В другом исследовании визуальные области мозга были тщательно картированы с применением более совершенных методик нейровизуализации. Испытуемых с завязанными глазами поместили в сканирующее устройство и попросили выполнить тест на касание, требовавший высокой тактильной чувствительности пальцев. В таких условиях исследователи могли фиксировать активность, возникавшую в первичной зрительной коре участников всего через 40–60 минут в состоянии вынужденной слепоты41.
В результатах эксперимента ошеломляла скорость, с какой происходили перемены. Мозг меняет конфигурацию замечательно быстро, это вам не флегматичный дрейф литосферных плит. Обратившись к следующим главам, мы увидим, как зрительная депривация демаскирует
* * *
Теперь давайте отступим назад и посмотрим на картину немного шире. Как острые клыки и быстрые ноги полезны для выживания, так полезна и гибкость нервной системы: она позволяет мозгу оптимизировать свои функции в разнообразных средах.
Однако конкуренция в мозге может дать и негативный эффект. При всяком нарушении баланса в действии чувств в коре потенциально возможен территориальный захват, и притом быстрый. Перераспределение кортикальных ресурсов может быть оптимальным, когда конечность или какой-то из органов чувств утрачены безвозвратно, однако в других сценариях быстрый захват участка кортикальной территории может встретить решительный отпор. Это соображение подвело нас с моим бывшим студентом Доном Воном к новой теории о происходящем в мозге под покровом ночной темноты.
Нейрофизиология еще не разрешила загадку, почему в мозге возникают сновидения. Что вообще такое эти причудливые ночные галлюцинации? Содержатся ли в снах некие смыслы и значения или же это всего лишь случайная активность мозга в попытках составить связный нарратив? И почему сны так богаты зрительными образами и еженощно взрывают затылочную кору неистовыми всполохами активности?