Книги

Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга

22
18
20
22
24
26
28
30

Сравним информацию, которую мозг получает от ушей, с информацией, поступающей от тела. Области, кодирующие базовые звуки мира, например первичная слуховая кора, приобретают резистентность к изменениям. Они быстро упрочиваются. Именно это произошло у младенцев Уильяма и Хаято, когда их мозг закрепил ландшафт возможных звуков. В отличие от слуховой коры, моторная и соматосенсорная, будучи вовлечены в перемещение тела в пространстве, сохраняют больше пластичности, поскольку на протяжении жизни образ тела меняется: вы толстеете, худеете, надеваете ботинки, шлепанцы, встаете на костыли, ездите на велосипеде или скутере, прыгаете на батуте. Вот почему взрослый Уильям и взрослый Хаято могут вместе поехать в отпуск и успешно обучиться виндсерфингу. Если статистика поступающих звуков в общем стабильна, то получаемая телом обратная связь от мира меняется постоянно. В итоге первичная слуховая кора «застывает», а области, отвечающие за образ тела, в большей степени сохраняют пластичность.

Давайте поближе рассмотрим одно чувство, например зрение. В зрительных областях нижних уровней, скажем в первичной зрительной коре, нейроны кодируют базовые свойства мира — края, цвета и углы. В отличие от них, выше расположенные зрительные области отвечают за более конкретные свойства, к которым можно отнести пространственную планировку улицы, стильные формы представленной в этом году модели спорткара или расположение приложений на экране вашего мобильника. Информация в нижних уровнях закрепляется первой, а затем поверх этого фундамента надстраиваются последующие слои. Таким образом, у вас закрепляются представления о том, под какими углами могут быть ориентированы линии в пространстве, но при этом вы можете запомнить лицо новой кинозвездочки. В данной иерархии первыми заучиваются представления на нижних уровнях: они отражают базовые статистические данные о видимом мире, которые вряд ли будут меняться. Эти нижележащие представления сохраняют неизменность, благодаря чему композиции более высокого порядка (которые меняются быстрее) тоже могут быть изучены.

Точно так же, обустраивая библиотеку, вы сначала закладываете основы — расположение книжных полок, десятичную классификацию Дьюи, процедуры выдачи и возврата книг. После этого становится ясно, как поддерживать библиотечный фонд в актуальном состоянии, в том числе расширять предложение самых интересных тематик, списывать устаревшие единицы хранения и постоянно отслеживать выход новых изданий.

Таким образом, нет однозначного ответа на вопрос, сохраняет ли мозг гибкость с возрастом или нет, — все зависит от того, о какой области идет речь. По мере старения пластичность снижается, но в разных областях это происходит разными темпами — резко или постепенно, сообразно функциям, выполняемым данной областью.

Аналогию гипотезе вариативной пластичности можно найти в генетике. При помощи неких механизмов, которые ученые пока еще стараются понять, геном, судя по всему, жестче фиксирует определенные участки нуклеотидных последовательностей, чем другие, надежно ограждая их от мутаций. И наоборот, каким-то другим участкам хромосом изменчивость свойственна больше. Грубо говоря, изменчивость нуклеотидных последовательностей отражает изменчивость различных характеристик мира17. Например, гены распределения пигмента кожи изменчивы, потому что индивид, родившийся в высоких или низких географических широтах, должен приспособить свою генетику к интенсивности солнечного излучения и, соответственно, к достаточному поглощению витамина D. Зато гены, кодирующие белки или расщепляющие сахар, стабильны, потому что это жизненно важный и неизменный источник энергии организма. Возможно, в будущих исследованиях удастся оценить вариабельность ментальной, социальной и поведенческой функций в жизни человека и проверить гипотезу о том, что самые гибкие участки нейронной сети мозга отражают наиболее изменчивые элементы жизненной среды.

Столько лет прошло, а он все еще меняется

Взрослые завидуют детям. Ребенок поразительно быстро обучается другим языкам, способен придумывать фантастические, немыслимо изобретательные подходы к решению проблем и ценить новизну каждого впечатления, когда впервые смотрит в иллюминатор на землю внизу или гладит шелковистую шерстку кролика. В мозге постарше закрытых дверей больше, поэтому ветераны в исследованиях Тойбера чувствовали себя в соответствии с возрастом получения ранения (чем старше они тогда были, тем хуже), а у Шварценеггера сохраняется сильный австрийский акцент. Аналогично: чем старше город, тем сильнее его инфраструктура сопротивляется реконструкции. Риму, например, никак не распрямить своих извилистых улиц, чтобы хоть как-то приблизиться к Манхэттену: многие столетия истории слишком глубоко впечатали в лицо Вечного города извивы его старинных улиц-морщин. Подобно человеческим существам, города тоже укореняют проторенные в их историческом детстве пути-дороги.

В 1984 году 35-летний физик Алан Лайтман опубликовал в The New York Times короткий очерк под названием «Испарившиеся ожидания» (Elapsed Expectations), в котором с горечью признавался, что чувствует, как костенеет его разум:

«У ученых, как и у гимнастов, расцвет гибкости приходится на молодые годы. Ньютон открыл закон гравитации в 20 лет с небольшим, Альберту Эйнштейну было 26, когда он сформулировал принципы специальной теории относительности, а Джеймс Максвелл уже к 35 годам довел до совершенства теорию электромагнитного поля и удалился в свое поместье в сельской глуши. Когда мне несколько месяцев назад стукнуло 35, я поддался горькому, но неодолимому желанию подытожить свои достижения в физике. К этому возрасту или, может, еще лет через несколько самые творческие свершения обычно завершены и очевидны: ты либо уже наработал научный багаж и использовал его, либо нет».

Сожалениям Лайтмана вторит в своем телевизионном интервью американский физик-теоретик Джеймс Гейтс:

«Есть такая поговорка: старые физики воспринимают новые идеи, когда умирают. И только следующее поколение доводит уже свои новые идеи до расцвета и полностью раскрывает их плодотворность. Пожилого физика — такого, как я, — переполняют знания и, словно балласт на корабле, только тянут ко дну. Весь этот груз давит. Иногда идея промелькнет неясной тенью вроде феи или призрака, и ты говоришь себе: “Ох, ума не приложу, что это было, но, ясное дело, ничего серьезного”. Бывает такое иногда…»

Мы часто слышим от пожилых людей подобные сожаления. Однако хотя мозг и теряет пластичность с возрастом, но, к счастью, не до конца — кое-что еще остается. Нейронная сеть с ее возможностями изменяться не есть привилегия только молодых мозгов. Перенастройка нейросетей безостановочно продолжается всю жизнь: мы генерируем новые идеи, накапливаем свежую информацию, держим в памяти людей и события. Вон и Рим при всем недостатке гибкости все равно идет вперед, и сегодня он уже не тот, каким был два десятилетия назад: его выдающиеся памятники окружены вышками мобильной связи и множеством интернет-кафе. И пусть любители старины все еще противятся переменам, город тем не менее успешно расшивает узкие места, сообразуясь с новыми обстоятельствами, — так же, как библиотеки обновляют свои фонды, сохраняя в неизменности архитектуру библиотечных основ.

В приведенных выше результатах исследований мы уже видели примеры пластичности взрослого мозга: например, обучение жонглированию, игре на новых музыкальных инструментах, заучивание названий и расположения улиц Лондона. Поразительный пример тому дает и недавнее лонгитюдное исследование сотен католических монахинь, проживающих в монастырях18. Сестры дали согласие регулярно проходить тестирование когнитивных функций, использовать свои медицинские данные, а также после смерти предоставить свой мозг для научных исследований. Любопытно, что у некоторых пожилых монахинь при жизни не наблюдалось ни малейших признаков когнитивных нарушений, сестры сохраняли остроту и ясность ума — а между тем при вскрытии обнаруживалось, что болезнь Альцгеймера нанесла мозгу опустошительные разрушения. Проще говоря, нейронные сети физически деградировали, а работоспособность мозга не пострадала. Как это объяснить? Главная причина в том, что сестрам до последних дней приходилось постоянно задействовать силу ума. У каждой имелись неотъемлемые обязанности, не говоря уже о ежедневных бытовых хлопотах, социальной жизни, ссорах и трениях, посиделках, общих обсуждениях и прочих реалиях монастырского уклада. В отличие от 80-летних мирян, монахини не получают пенсии, у них нет привилегии уйти на покой и завалиться на диван перед телевизором. Активная психическая жизнь вынуждала их мозг постоянно перекидывать новые мостики, даже если часть нейронных путей разваливалась. На самом деле — и это изумляет — примерно у трети монахинь обнаружились свойственные болезни Альцгеймера молекулярные патологии, но без ожидаемых в таких случаях симптомов когнитивного упадка. Интенсивная умственная работа даже у очень пожилых людей способствует построению новых нейронных связей19.

Таким образом, обучение возможно в любом возрасте. Да, но почему оно замедляется, когда мозг достигает зрелости? Одна из причин состоит в том, что многие распахнутые двери закрылись навсегда. Но можно подойти к проблеме и с других позиций. Вспомним, что изменения в мозге стимулируются различиями между внутренней моделью и событиями во внешнем мире. Следовательно, мозг меняется, только когда снаружи происходит нечто несоответствующее внутренней модели. Чем дольше вы живете и чем больше правил осваиваете — начиная с ожиданий, связанных с семейной, личной жизнью, или поведения в своих кругах общения и заканчивая пищевыми предпочтениями, — тем меньше новых стимулов бросают вызов вашему мозгу и тем быстрее он становится рабом привычек. Например, в детстве ваша внутренняя модель предполагала, что все люди верят в лучшее, так же как и вы. Но по мере того как жизнь учит вас, что ваши ожидания имеют свойство расходиться с реальным опытом, ваши нейронные сети перестраиваются, чтобы учитывать этот разрыв.

Или, предположим, вы вышли на новую работу. На рабочем месте все для вас внове — коллеги, должностные обязанности, подходы к их выполнению. В первые дни и недели, пока вы встраиваете в свою внутреннюю модель новую деятельность, мозг проявляет немало пластичности. Но через какое-то время вы хорошо осваиваете круг своих обязанностей, и тогда на смену гибкости приходит навык.

Такую же общую схему мы наблюдаем в становлении государств. Практически все поправки, которые они вносят в свои конституции, приходятся на первые годы становления, пока государство и граждане вырабатывают стратегии сохранения себя как самостоятельного образования. Но со временем конституция устоится, и необходимость в новых поправках уменьшится. Например, в первые 13 лет существования Соединенных Штатов Америки были приняты 12 поправок к конституции. А дальше, в любой отдельно взятый 20-летний период, принимались максимум 4 конституционные поправки, однако в большинстве периодов поправки вообще не вводились: последняя, 27-я, была принята в 1992 году. С тех пор Конституция США сохраняет неизменность. Таким путем все страны неуклонно снижают темпы адаптации к внешнему миру: на первых порах происходят масштабные глубокие и широкие подстройки и со временем устанавливается работоспособная модель, обеспечивающая нормальное функционирование всех сторон жизни государства.

Точно таким же путем — консолидации — мозг отображает свои успехи в постижении мира. Нейронные сети глубже укореняются и закрепляются, но не из-за снижения их функций, а потому, что они уже доказали свою способность успешно предвидеть события. Неужто вы и вправду хотели бы вернуть своему мозгу детскую пластичность? Конечно, мозг ребенка как губка впитывает все, что привлекает его внимание, но суть в том, что жизнь — это прежде всего умение понять и выучить правила игры. Потери в части приспособляемости мозга мы компенсируем знанием жизни. Выстраданные нами нейронные связи необязательно безупречны, они могут быть даже внутренне противоречивы, но все же отражают наш жизненный опыт, практические знания и понимание, что к чему в нашем мире. Ребенок, хотя его мозг невероятно пластичен и восприимчив, не способен руководить компанией, ценить красоту глубоких идей или управлять государством. Не снизься пластичность вашего мозга, как бы вы закрепили в сознании общепринятые знания о мире? Вы бы никогда не приобрели способность выявлять закономерности, не освоились бы в социальной жизни, не смогли бы читать книги, поддерживать содержательный разговор, ездить на велосипеде или добывать пропитание. Сбережением тотальной гибкости мозга вы обрекли бы себя на вечную беспомощность ребенка.

А как насчет воспоминаний? Представьте, что вы приняли пилюлю, которая обновит пластичность вашего мозга. Вы получите шанс перенастроить свои нейронные сети, быстро выучить иностранные языки, освоить новое произношение и постичь современные тенденции в физике. За эти блага вы заплатите тем, что начисто позабудете все происходившее с вами в течение жизни. Ваши детские воспоминания сотрутся и заменятся новыми. Ваш первый возлюбленный, первая поездка в Диснейленд, общение с родителями — все это улетучится, как сон после пробуждения. Готовы вы платить такую цену? Стоит ли оно того?

Представьте кошмарный сценарий будущей войны: противник пускает в ход биологическое оружие, полностью восстанавливающее пластичность человеческого мозга. Физически солдаты и офицеры во всех войсках остаются в целости и сохранности, но неотвратимо впадают в младенческое состояние. Они утрачивают умение ходить и говорить, все их воспоминания как ластиком стираются. Отправленные командованием по домам, они не узнают друзей и родных, жен и детей. Физически они вполне благополучны и способны всему обучиться заново, ибо мозг их не имеет повреждений. Однако психическая жизнь — невидимая, неосязаемая часть человеческого бытия — вернулась к исходным, заводским так сказать, настройкам и снова представляет собой чистый лист.

Нарисованная мною картина приводит в ужас, потому что, в сущности, каждый из нас — не что иное, как сумма воспоминаний. Об этом далее и поговорим.

Глава 10