Очевидно, что мозг ребенка не рождается сразу с тем или иным нейронным ландшафтом: переселись беременная мать Уильяма в Осаку, а беременная мама Хаято в Пало-Альто, мальчишки без труда научились бы бегло говорить и понимать беглую речь на своем новом языке. В отличие от генетически заложенных особенностей, нейронные ландшафты Хаято и Уильяма сформировались бы под влиянием всего значимого, полезного и пригодного в их непосредственной среде.
Заметим, что внутренний ландшафт складывается довольно рано, еще до того как Хаято и Уильям научатся говорить. В подтверждение достаточно понаблюдать, как изменится поведение младенца во время грудного кормления, когда он услышит внезапную смену звуков. Например, можно произнести длинное [р], а потом внезапно сменить его на длинное [л]: [рррррллллл]. Выясняется, что младенец начинает бодрее сосать материнскую грудь, когда замечает изменение звука, так что в шестимесячном возрасте и Хаято, и Уильям станут утолять голод быстрее, когда раскатистое [р] сменится мягким [л]. Однако к году Хаято перестанет различать эти два звука, они будут звучать для него одинаково и скатываться в одну и ту же долину интерпретации. Мозг Хаято утратит способность различать их, тогда как мозг Уильяма, пассивно слышавшего десятки тысяч английских слов, произносимых родителями, усвоит, что в различии звуков [р] и [л] заложен смысл. Тем временем мозг Хаято разовьет навык улавливать тонкие различия в других звуках, которые для мозга Уильяма будут неразличимы. Таким образом универсальная при рождении слуховая система постепенно выстраивает свои нейронные связи, чтобы наиболее четко различать уникальные для вашего языка звуки в зависимости от того, где вам случилось появиться на свет.
Таким же образом вы не с рождения умеете опознавать вибрации мобильника; наоборот, это его чрезвычайная значимость в вашей реальности выстроила ваш нейронный ландшафт таким образом, что для сходных ощущений образовался обширный общий резервуар-уловитель. Подобно Хаято, слышавшему звуки [р] и [л], вы сливаете в одну общую толковательную категорию мимолетные подергивания, вибрации и легкий зуд кожи в районе бедра.
Из всего того, что мы только что узнали, напрашивается вывод: многократно повторяемая практика или воздействие определенной среды и есть то главное, что монтирует схему нейронных связей мозга. Но, в сущности, здесь действует более глубинный принцип.
— Сколько психиатров потребуется, чтобы заменить электрическую лампочку?
— Всего один. Но лампочка сама должна захотеть поменяться.
Вернемся к Фэйт, удивительной двулапой собаке, с которой мы познакомились в главе 5. Тогда я преподнес ее историю так, будто ее мозг волшебным образом осознал, какого необычного строения тело ему досталось. Но сейчас мы копнем поглубже и доберемся до косточки, которая тут зарыта. Было ли в Фэйт что-то особенное? Сможет ли любая собака освоить бипедальную локомоцию? А если да, то отчего все собаки не передвигаются на задних лапах?
Главная причина, по которой перестроились нейронные карты Фэйт, — их крайняя важность в контексте ее образа жизни. Фэйт требовалось добираться до пищи. Но по-другому, не как ее четвероногие собратья, доставочный дрон или курьер сервиса доставки еды DoorDash. Судьба вынудила Фэйт искать инновационное решение. Ее мозг испробовал разные стратегии, пока не наткнулся на ту, что оказалась действенной: удерживая равновесие на двух лапах, шажок за шажком ковылять в сторону кормушки. Так Фэйт могла достичь своей цели и через какое-то время вполне неплохо освоила двулапый способ передвижения. Не найдя его, бедняжка просто померла бы с голоду. Воля к жизни позволила гибкой нейронной сети в мозге Фэйт перебрать немалое количество вариантов и в конце концов решить проблему, что обеспечило ей пропитание, кров и заботу любящих хозяев.
Решающую роль в том, когда и как будет трансформироваться мозг, играют цели, к которым он стремится. Для сестер Полгар, Ицхака Перлмана, Владимира Ашкенази достижение вершин мастерства в избранной области зависело от их
Это легко продемонстрировать в лабораторных условиях. Представим себе такой эксперимент: первый участник отбивает азбукой Морзе послание на вашей ступне, в то время как другой участник, совершенно независимо от первого, проигрывает вам некий музыкальный фрагмент. Если вы знаете, что за расшифровку послания вам полагается денежная премия, области вашего мозга, отвечающие за осязание в ступне (в соматосенсорной коре), начнут повышать чувствительность восприятия тактильных сигналов. Между тем вовлеченные в слух области мозга (слуховая кора) никаких изменений не покажут, хотя их тоже стимулируют. Теперь предположим, что вам поставлена противоположная задача: денег вам дадут, если вы верно укажете тонкие различия в звуках мелодии, которую вам проигрывает второй участник эксперимента, а за расшифровку тактильного послания премии не причитается. В этом случае мы увидим, что ваша слуховая кора настраивается тоньше различать звуки, а в соматосенсорной коре никакой подстройки не происходит14. И хотя в обоих случаях мозг получает из внешней среды одни и те же стимулы, перемены в нем будут определяться задачей, за решение которой обещано вознаграждение.
По этой причине гипотетическому Фреду Уильямсу не светят успехи на корте: мозг не получает за них вознаграждения. Нейронные карты в его мозге, как и ваши в вашем, отражают стратегии, получившие положительную обратную связь.
Данные представления открывают новые пути восстановления мозга после повреждений. Представим, что у вашей подруги случился инсульт, повредивший участок моторной коры, и в результате одна рука у нее почти парализована. После многих безуспешных попыток использовать ее она отчаивается и в повседневной жизни начинает пользоваться только здоровой рукой. Это типичный сценарий, но в результате и без того слабо действующая рука все больше слабеет.
Уроки нейронных связей подсказывают метод лечения, на первый взгляд противоречащий логике, — индуцированная ограничением двигательная терапия: пациентке пристегивают к туловищу здоровую руку, чтобы ею нельзя было пользоваться. В результате женщине приходится все обиходные дела выполнять ослабленной рукой. Этот простой метод позволяет снова натренировать моторную кору: поврежденная рука вынуждена действовать и плюс к тому остроумно использует силу нейронных механизмов, заложенных в основе желания и вознаграждения. Тем более что у пациентки сильна внутренняя мотивация донести бутерброд до рта, открыть ключом входную дверь, поднести мобильник к уху и выполнять все прочие действия, обеспечивающие ей достойную самостоятельную жизнь. Хотя такая терапия на первых порах приводит пациента в отчаяние, она зарекомендовала себя как наиболее эффективный способ лечения, поскольку принуждает мозг пробовать новые методы и стратегии, а вознаграждение позволяет закреплять наиболее действенные из них.
Помните обезьян из Сильвер-Спринг, у которых изменились карты тела? Как выясняется, идея индуцированной ограничением терапии берет начало в тех давних исследованиях. У всех обезьянок были повреждены нервные волокна кисти одной руки, и Эдвард Тауб задался вопросом, перестали ли его подопытные использовать поврежденную руку просто потому, что здоровой было лучше и удобнее выполнять экспериментальные задачи. Чтобы проверить, так ли это, Тауб помещал здоровую руку каждой обезьяны на перевязь, чтобы она не могла ею пользоваться. Это ставило зверьков перед трудной задачей: на одной руке повреждены нервы, а другую, здоровую, использовать нет возможности. Если животное испытывало голод, выход был один: пустить в ход больную руку, что обезьянки и делали. Как ни парадоксально, но, чтобы преодолеть недуг, пришлось доставить обезьянам еще больший дискомфорт, но именно это и помогло решить проблему15.
Теперь вернемся к Фэйт. Способны ли собаки передвигаться на задних лапах? Конечно. Однако у большинства псов нет ни желания, ни мотивации попробовать передвигаться бипедальным способом и явно нет резона осваивать его. В этом и состоит причина, почему прославилась Фэйт: не потому, что она единственная среди собачьего племени могла бы передвигаться на задних лапах, а потому, что единственная на практике доказала это. Аналогичная ситуация, когда незрячий человек использует эхолокацию. Как выясняется, люди с отменным зрением тоже способны освоить этот метод16, просто у большинства зрячих недостаточно мотивации, чтобы затрачивать многие часы на реорганизацию своих нейронных полей.
* * *
Вознаграждение — мощный стимул, запускающий перестройку нейронной сети, но, что еще лучше, для каждой новой подстройки вашему мозгу не требуется ни лакомств, ни денег. В общем случае модификации в нейроцепочках инициируются чем-то соответствующим вашим целям. Если вы живете на Крайнем Севере и вам нужны данные о зимней рыбалке и характеристиках разных типов льда, именно эта информация закодируется в вашем мозге. И наоборот: если вы обитаете в районе экватора, вам необходимо знать, как выглядят ядовитые змеи и какие грибы пригодны в пищу; соответственно, ваш мозг отведет ресурс под эти знания. Ориентируясь на релевантность, как на путеводную звезду, мозг покладисто выбирает из массы деталей важные. Миллиарды нейронов образуют колоссальное полотно и, вышивая на нем образ мира, в котором нам случилось жить, мы развиваем умения в любом деле, соответствующем нашим потребностям, будь то баскетбол, театральное искусство, бадминтон, древнегреческая литература, прыжки в воду с экстремальной высоты, видеоигры, народные танцы или виноделие. Если задача в какой-то степени согласуется с более широкими целями, она найдет отражение в схеме нашей нейронной сети.
В качестве аналогии вспомните, что правительства практикуют непрерывную реорганизацию. В ответ на террористические атаки 11 сентября 2001 года изменения в свою структуру внесло правительство Соединенных Штатов: было создано Министерство внутренней безопасности, которое включило в себя и реорганизовало 22 существовавших на тот момент правительственных агентства безопасности. Точно так же тлеющие угли холодной войны вызвали в 1947 году крупные структурные изменения, в частности способствовали созданию Центрального разведывательного управления. Что уж говорить о тысячах менее существенных поправок, посредством которых правительство подстраивается под текущие цели государства и события во внешнем мире. Бюджеты то раздуваются, то съеживаются в зависимости от смены приоритетов. Когда над страной нависает внешняя угроза, разрастаются военные бюджеты, а в мирное время больше средств направляется на социальные цели. Как и мозг, государство реагирует на изменившуюся обстановку, маневрируя своими ресурсами и структурными реорганизациями, чтобы во всеоружии встретить очередной вызов.
Как мозг узнаёт, что произошло нечто важное и ему требуется соответствующим образом изменить схемы нейронных связей?
Одна из его стратегий — задействовать свою пластичность, когда события во внешнем мире связаны между собой. Иными словами, кодировать только те события или явления, которые случаются одновременно (например, вид коровы сопровождается звуком мычания). По этой логике связанные друг с другом события в мозговой ткани тоже соединяются. Важно здесь то, что необходимые перемены происходят замедленно, поскольку иногда два события случайно совпадают во времени, образуя ложную связь (например, если вы при виде коровы вдруг услышали собачий лай). Для мозга было бы неразумно постоянно хранить все случайные совпадения, отсюда и его решение вносить изменения не спеша, по чуть-чуть зараз. Это позволяет ему кодировать только те явления (события), которые обычно совпадают. На фоне общего шума реальные совпадения выделяются тем, что раз за разом происходят в один и тот же момент.