Генетические нервные сети, наследуемые нами, также несут в себе закодированные воспоминания усвоенного опыта. Наши родители, их родители и даже прабабушки и прадедушки вносят свой непосредственный вклад в наше генетически предустановленное мозговое вещество через свой жизненный опыт, формировавший и отливавший их мозг в течение жизни. (Это подкрепляет традицию, восходящую к древности, по которой королевская семья сохраняла свою кровную линию.) Вот так культурные, мировоззренческие и даже расовые особенности могут проникать в нашу нервную схему.
Поэтому генетическая схема и личная схема, создаваемая через получение жизненного опыта, являются двумя путями к одной цели. Усвоение новых знаний позволяет нам меняться; эволюция позволяет преображать наши гены.
Усвоение новых знаний происходит, когда природу дополняют воспитанием; эволюция происходит, когда плоды воспитания возвращаются в природу. Таков круговорот жизни.
Каждый раз, когда мы усваиваем что-то новое, мозг обрабатывает информацию и создает новые нервные цепи, кодирующие в нейронах память о приобретенном опыте. Это важно, поскольку показывает, что мы имеем возможность адаптироваться под воздействием внешних стимулов и менять свое поведение соответственным образом.
Нейропластичность позволяет нашему мозгу изменять свои синаптические схемы. Это изначальная, универсальная, долговременная генетическая особенность человека. Она дает нам привилегию обучаться на основании опыта, получаемого во внешней среде, чтобы мы могли менять свое поведение, добиваясь желаемых результатов. Заучить информацию только на интеллектуальном уровне недостаточно; мы должны применять полученные знания, чтобы создавать новый жизненный опыт. Если бы мы не могли синаптически перестроить свой мозг, мы не могли бы меняться в результате жизненного опыта. Лишенные способности меняться, мы не могли бы развиваться и были бы жертвами генетических предустановок, доставшихся нам от предков.
Еще в начале 1990-х годов большинство ученых полагало, что стимулы внешней среды (воспитание) могут влиять на поведение только в пределах унаследованных, предварительно размеченных мозговых паттернов (природы). Теперь же мы знаем, что человеческий мозг достаточно пластичен, чтобы пересилить генетически запрограммированные отделы или модули, размеченные для зрительного или слухового восприятия, и перестроить их для выполнения новых функций, на основании внешних стимулов, пригодных для обработки. Если в некой области мозга не хватает информации из внешней среды вследствие того, что один из органов чувств не функционирует, другая область мозга компенсирует нехватку данного стимула за счет действующего органа чувств.
Например, большинство людей слышали, что слепой человек может развить острый слух или повышенное тактильное восприятие. Однако люди за пределами научного сообщества могут не знать о том, что в мозге слепого человека обширная область кортекса, отвечающая в нормальном состоянии за зрение, берет на себя функцию обработки звука и касания8. Кроме того, когда исследователи завязывали глаза зрячим людям на пять дней, то уже через два дня ФМРТ показывала всплески активности в их зрительном кортексе при выполнении заданий пальцами или прослушивании различных звуков9.
Ученые также могут провести функциональную сцинтиграфию мозга у зрячего человека и наблюдать область сенсорного неокортекса, предназначенную для чувствительного восприятия кончиками пальцев. Когда мы сравниваем сцинтиграмму зрячего человека с сцинтиграммой слепого, полученной, когда он читал пальцами шрифт Брайля, мы видим, что в сенсорном кортексе активируются гораздо большие отделы10. Это говорит о том, что при сознательном и многократном направлении внимания на что-либо, мозг в силу своей пластичности начинает использовать новые области, чтобы компенсировать изменение типа стимула. Тот факт, что мозг слепого человека может размечать новые дендритные связи в зрительном кортексе для обработки звука или касания, ставит под вопрос модель генетической предопределенности. Это прекрасный пример нейропластичности, преодолевающей генетическую программу.
Согласно устаревшему, ограниченному пониманию нервной организации, отделы мозга рассматривались как раз и навсегда размеченные территории. Однако бесчисленные эксперименты на модульную пластичность продемонстрировали, как нервные цепи, исходно определенные к одной области, могут буквально расширять границы своих владений, переходя на другие нейронные модули. Обычно для таких изменений требуется перераспределение. Когда одна область нейронных колоний распространяется, чтобы занять новую функциональную территорию, другие области минимизируются.
Возьмите для примера читателя шрифта Брайля, потерявшего зрение очень давно. При чтении он обычно использует указательный палец одной руки. Когда он ведет кончиком пальца по выпуклым точкам на поверхности бумаги, его чувствительные рецепторы считывают информацию, которую не могут видеть глаза. Указательный палец и без того богато наделен рецепторами и имеет ассоциированный модуль в кортексе, довольно обширный по сравнению с другими областями. Обсуждая сенсорный кортекс и гомункулуса (см. главу 4), мы говорили, что чувствительность – главная причина того, что странный человечек так непохож своими очертаниями на нормального человека. Некоторые модули кортекса занимают больше пространства потому, что части тела, связанные с этими областями, более чувствительны и несут большую ответственность за получение сенсорной информации из внешней среды.
Для сравнения ученые провели функциональную сцинтиграфию мозга опытных и неопытных читателей шрифта Брайля в отношении того, какая область их сенсорного кортекса включается, когда они используют указательный палец для чтения. Сцинтиграммы опытных читателей шрифта Брайля показали, что модуль, активированный их указательным пальцем, был гораздо больше, чем у неопытных читателей шрифта Брайля11. (Как можно было ожидать, модуль сенсорного кортекса был увеличен только в полушарии, отвечающем за указательный палец, правый или левый, который они в основном использовали.) Постоянная стимуляция крошечного участка кожи на кончике указательного пальца вызвала увеличение соматосенсорной области неокортекса. Другими словами, поскольку опытные читатели шрифта Брайля постоянно фокусировались на этом пространстве в один сантиметр на кончике пальца, ассоциированный модуль для обработки сенсорного входа от указательного пальца по преимуществу возобладал над соседними сенсорными территориями. Когда такое происходит, модули, относящиеся к частям тела, которые используются менее интенсивно для получения сенсорной информации, например ладонь или предплечье, теряют часть своей изначальной территории.
Нервные сети, предназначенные для одного модуля, могут даже перенимать работу других заранее заданных модулей. Возьмите читателей шрифта Брайля, использующих три пальца, а не один, для обработки сенсорных данных. Все три пальца одновременно получают те же сенсорные стимулы, снова и снова. Что происходит с исходно распределенными генетическими паттернами соматосенсорного кортекса? Слепой, читающий шрифт Брайля тремя пальцами, концентрируется, фокусируется и обрабатывает повторяющиеся стимулы от трех пальцев одновременно, и сенсорная карта тела, размеченная в мозге, приспосабливается, сплавляя воедино нервные сети для облегчения поставленной задачи. Тогда как в обычных условиях каждый из трех пальцев имел бы свой собственный модуль в сенсорном кортексе, эти нервные клетки сливаются вместе, создавая одно большое сенсорное поле, охватывающее все три пальца. Когда такие трехпальцевые читатели шрифта Брайля получают касательный стимул только от одного пальца, нервные клетки сенсорного кортекса, отвечающие за два других пальца, также зажигаются12. Мозг не может определить, какой именно палец задействован, поскольку их прежде отдельные модули теперь слились в одно увеличенное поле в подобласти сенсорного кортекса.
