Пластичность мозга - Норман Дойдж

Мозг охотника-собирателя был таким же пластичным, как наш собственный, и он вовсе не «застревал» в плейстоцене, а напротив, обладал способностью к реорганизации своей структуры и функций в ответ на изменение условий. На самом деле именно способность к самопреобразованию позволила нам выйти из плейстоцена в результате процесса, который археолог Стивен Митен назвал «когнитивной мобильностью» и в основе которого, по моим предположениям, лежит пластичность мозга[150]. Все отделы нашего мозга обладают определенной степенью пластичности и на протяжении жизни каждого человека могут объединяться или дифференцироваться для выполнения ряда функций — как в эксперименте Паскуаль-Леоне, во время которого он завязал глаза испытуемым и продемонстрировал, что их затылочная доля, которая обычно отвечает за зрение, способна обрабатывать звук и прикосновения.

Такие изменения необходимы для адаптации к современному миру, где мы сталкиваемся с вещами, с которыми наши предки, занимавшиеся охотой и собирательством, никогда не имели дело. Данные магнитно-резонансных исследований свидетельствуют о том, что мы распознаем легковые автомобили и грузовики с помощью того же самого модуля мозга, который мы используем для распознавания лиц. Очевидно, что мозг охотника-собирателя не мог распознавать такие вещи, как транспорт. Вполне вероятно, что модуль для распознавания лиц более всего подходил для обработки таких форм — фары автомобилей очень похожи на глаза, капот напоминает нос, а решетка радиатора рот, — поэтому пластичный мозг, благодаря минимальному обучению и незначительным структурным изменениям, получил возможность обрабатывать информацию об автомобиле с помощью системы распознавания лиц.

Многие модули мозга, которые ребенок должен использовать во время чтения, письма и работы с компьютером, возникли за тысячелетия до появления грамотности, которая существует всего несколько тысяч лет. Распространение грамотности происходило так быстро, что у мозга не было времени на создание модуля, основанного на генетике и специально предназначенного для чтения. В конце концов, грамотности можно было научить племена охотников-собирателей в одном поколении, но за это время ген для модуля, отвечающего за чтение, не успел бы развиться. Когда сегодняшний ребенок учится читать, он повторяет этапы развития, через которые прошло человечество. Триста тысяч лет назад люди научились рисовать на стенах пещер, для чего требовалось формирование и укрепление связей между зрительными функциями (которые обрабатывают изображения) и двигательными функциями (которые приводят в движение руку). Вслед за этим этапом, примерно в 3000 г. до н. э., человечество изобрело иероглифическое письмо: простые стандартизованные изображения использовали для представления объектов (не очень большой шаг вперед). Затем эти иероглифические изображения были преобразованы в буквы, и появился первый фонетический алфавит, представляющий звуки, а не зрительные образы. Это изменение требовало усиления нейронных связей между различными функциями, обрабатывающими изображения букв, их звуковое оформление и значение, а также формирования двигательных функций, позволяющих перемещать глаза по странице.

Как выяснили Мерцених и Таллал, нейронные цепи для чтения можно увидеть на изображениях, полученных при сканировании мозга. Таким образом, характерный вид деятельности вызывает появление характерных нейронных цепей, которых не было у наших предков. По мнению Мерцениха, «наш мозг отличается от мозга всех людей, живущих до нас… Каждый раз, когда мы осваиваем новый навык или развиваем новую способность, наш мозг претерпевает значительные преобразования, физические и функциональные. Современная культурная специализация вызывает масштабные изменения мозга»[151]. И хотя, благодаря пластичности мозга, не все используют для чтения одни и те же его области, существуют типичные сети, предназначенные для выполнения именно этого действия.

Как люди были избраны на роль носителей культуры

Возникает вполне справедливый вопрос: почему именно люди, а не другие животные, которые также обладают пластичным мозгом, создали культуру? Действительно, у других животных, таких как шимпанзе, встречаются зачаточные формы культуры, и они умеют делать примитивные инструменты и обучать своих потомков их использованию или осуществлять элементарные операции с символами. Однако они делают все это в очень ограниченных пределах.

Исследователь Роберт Саполски утверждает, что ответ молено найти в очень незначительном генетическом различии между нами и шимпанзе. 98 % нашей ДНК совпадает с ДНК шимпанзе. Открытие генома человека позволило ученым точно определить, какие гены у нас разные, и оказалось, что один из них — это ген, определяющий, сколько нейронов мы можем создать. Нейроны человека в целом идентичны нейронам шимпанзе и даже моллюсков. В эмбрионе появление всех нейронов начинается с одной клетки, которая делится и образует две клетки, затем четыре клетки и так далее. Регуляторный ген «решает», когда этот процесс должен прекратиться, и именно этот ген определяет наше различие с шимпанзе. У человека данный процесс проходит определенное количество циклов до тех пор, пока количество нейронов не достигает примерно 100 миллиардов. У шимпанзе он прекращается на несколько циклов раньше. Мозг шимпанзе обладает пластичностью, однако между нашим и их мозгом существует огромное количественное различие, которое из-за способности каждого нейрона устанавливать связь с тысячами клеток приводит к появлению «экспоненциально большего количества взаимосвязей между ними».

Ученый Джералд Эдельман утверждает, что только кора головного мозга человека насчитывает 30 млрд нейронов и может создавать 1 миллион млрд синаптических связей. Эдельман пишет: «Если мы захотим подсчитать количество возможных нейронных связей, то будем иметь дело с гиперастрономическим числом: 10 с миллионом нулей, как минимум». (На данный момент мы располагаем данными, что количество известных нам частиц во Вселенной составляет 10 с 79 нулями.) Эти поражающие воображение цифры помогают понять, почему человеческий мозг можно назвать наиболее сложным известным объектом во Вселенной и почему он способен к постоянным, масштабным микроструктурным изменениям и реализации такого большого числа психических функций и форм поведения, включая различные культурные действия.

Недарвинский способ изменения биологических структур

До открытия нейропластичности ученые считали, что мозг может изменить свою структуру только в процессе эволюции видов, которая в большинстве случаев длится многие тысячелетия. Согласно эволюционной теории Дарвина, новые биологические структуры мозга формируются у какого-либо вида при возникновении генетических мутаций, вызывающих изменения в генетическом фонде. Если эти изменения имеют ценность с точки зрения выживания, они могут быть переданы следующему поколению.

Однако пластичность предполагает другой способ не имеющий отношения к генетической мутации и изменению — появления новых биологических структур у человека. Когда мать или отец читают, происходит изменение микроскопических структур их мозга. Они, в свою очередь, могут научить читать своих детей, и это уже изменит биологические структуры их мозга.

Преобразование мозга может происходить двумя способами. В мозге человека могут изменяться мелкие детали цепей, связывающих модули, — и это немаловажно. Но то же самое может происходить и с самими первоначальными модулями мозга охотника-собирателя, поскольку в пластичном мозге изменение одной области или функции «растекается» по мозгу, как правило, меняя связанные с ним модули.

Мерцених показал, что изменение в слуховой коре — повышающее уровень активации — приводит к изменениям в связанной с ней лобной доле. Он утверждает: «Вы не можете изменить слуховую кору, не изменив при этом процессы, происходящие в лобной доле. Это совершенно невозможно». У мозга нет специального набора правил пластичности для одной части и еще одного набора правил — для другой. (Если бы такое было, разные части мозга не могли бы взаимодействовать.) Когда в процессе культурной деятельности возникает новая связь между двумя модулями — как в случае, когда чтение совершенно по-новому связывает зрительный и слуховой модули, — взаимодействие способствует изменению модулей для обеих функций, приводящему к появлению нового целого, которое больше суммы частей.

Мозг, по утверждению Эдельмана, — это сложная система, где «более мелкие части образуют гетерогенный набор компонентов, которые более или менее независимы. Но, когда эти части соединяются друг с другом, образуя все более крупные совокупности, происходит интеграция их функций, образующая новые функции, определяемые этим слиянием более высокого порядка».