Даже сегодня тот язык, который мы используем для описания мозга и его работы – связи, цепи, сети, отделы и т. д., – отражает это затянувшееся представление о мозге как о каком-то жестко организованном инструменте. Во многих отношениях эта неспособность подобрать более подходящую аналогию для мозга оказывает нам медвежью услугу в нашем понимании того, насколько мозг в действительности податлив, переменчив, гибок и способен к адаптации.
Мы нередко говорим «я изменил мнение» (по-английски дословно: I changed my mind – «я изменил свой разум»). До недавнего времени наука не поддерживала идею о том, что это изменение может происходить буквально. Только в 1970-е годы исследования стали давать наглядные доказательства того, что мозг взрослого человека продолжает расти и меняться, формируя новые синаптические связи и упраздняя ненужные. Теперь мы знаем, что пластичность мозга не ограничивается этой способностью формировать новые связи. Начиная с 2000-х годов исследования в этой области расширились. Сейчас мы только начинаем постигать возможности мозга к изменению как в функциональном, так и в структурном плане.
Теперь мы знаем, что в наших силах изменить не только разум, но и мозг. Мы можем делать это в течение всей жизни по нашему сознательному выбору.
Свидетельства нейропластичности мозга
В предыдущих главах мы вывели понятие «нейропластичность» и некоторые сопутствующие термины. Мы говорили о глии и, в частности, об одном типе глиальных клеток – астроцитах. Давайте на секунду вернемся к этим клеткам, чтобы увидеть, как наука разрешила одну из загадок мозга – преобладание белого вещества. Мы знаем, что глиальные клетки существуют в белом веществе мозга, но почему их число перевешивает серое вещество почти в десять раз? Исследования показали, что глиальные клетки не только повышают скорость передачи нервных сигналов, но также помогают формировать синаптические связи. Этот процесс играет первостепенную роль при обучении, изменении поведения и хранении долговременных воспоминаний1.
По этой причине астроциты привлекают внимание нейробиологов. Очевидно, астроциты, составляющие почти половину клеток мозга, повышают число функциональных синапсов между нейронами в центральной нервной системе.
В исследовании, опубликованном в «Научном журнале» в 2001 году, ученые из Стэнфордского университета в Калифорнии во главе с доктором медицины и философии Беном Барресом культивировали и анализировали нейроны как с глиальными клетками, так и без них. Ученые продемонстрировали, что без глиальных клеток образовывалось меньше синаптических связей между нормальными нейронами. Более того, создаваемые связи казались функционально незрелыми. Также в присутствии астроцитов наблюдалось семикратное увеличение общего числа функциональных синаптических связей. Этот анализ ясно показал, что астроциты необходимы для поддержания работы синапсов и в присутствии глиальных клеток синаптические связи между нейронами почти гарантированы2.
Исследователи заключили: «Глия может играть важную и неожиданную роль во взрослой нейронной пластичности, а именно в обучении и запоминании». Это исследование, как и научные работы других ученых, подтверждает, что астроциты способствуют усилению синаптических связей в процессе обучения. Поскольку возможных связей между нейронами гораздо больше, чем самих нейронов, и поскольку астроциты всегда присутствуют при формировании новых нервных цепей, становится понятно, для чего природа позаботилась об их избытке – чтобы мы могли обучаться в ускоренном темпе. По сути, кто мы есть в отношении нашего «я», определяется суммой всех наших синаптических связей.
Добавляя новые нейронные цепи к нашему «я» путем обучения, мы в буквальном смысле меняем себя.
Люди видят языком
Исследования современной нейробиологии относительно познания и связи его с нейропластичностью могут показаться чем-то из области научной фантастики. Например, доктор медицины Пол Бах-и-Рита, нейробиолог из Университета Висконсина в Мэдисоне, доказывает, что мозг может быть полностью перестроен по отделам. Доктор Бах-и-Рита говорит, что наши чувства в буквальном смысле взаимозаменяемы. В своей исследовательской лаборатории в Милуоки, используя устройства с чувствительной обратной связью, он обучает людей зрению при помощи языка. Мы видим не глазами, утверждает он, а мозгом. Так что органы чувств – это всего лишь входы, через которые информация поступает в мозг. Он полагает, что мы можем модифицировать связи в нашем мозге настолько, что начнем переключать по выбору его сенсорные зоны для обработки данных от органов чувств3.
На языке имеется больше тактильных нервных рецепторов, чем на любой другой части тела, кроме губ; поэтому язык иногда называют любопытным органом. Доктор Бах-и-Рита проводит эксперименты с добровольцами: он завязывает им глаза и подключает видеокамеру к голове. Камера подсоединяется к компьютеру, который уменьшает изображение до 144 пикселей и направляет эту информацию через электроды на решетку, находящуюся на языке. Когда визуальные образы попадают на язык, люди с завязанными глазами начинают обрабатывать эти сигналы и передавать в мозг информацию о том, где в окружающей среде располагаются объекты. К примеру, после должной тренировки большинство испытуемых ловят мяч, который катится к ним по столу, в девяти из десяти случаев. Неплохо.
Когда одна область мозга повреждена, сообщает доктор Бах-и-Рита, можно обучить другие области обрабатывать сигналы от органа-анализатора, работа которого нарушена. Одна из испытуемых, шестнадцатилетняя девушка, слепая с рождения, является солисткой в школьном хоре. Она начала применять это устройство, чтобы ощущать движения дирижера и выдерживать ритм в соответствии с его каденциями. Она выучила жесты за полчаса и в итоге начала «видеть» его движения на расстоянии. И пусть это нельзя назвать настоящим зрением, тем не менее она начала воспринимать и обрабатывать то, что чувствовал ее язык, в качестве визуальных изображений.
В другом эксперименте, работая с больными проказой, потерявшими чувствительность к прикосновениям, Бах-и-Рита создал перчатки, снабженные приемопередатчиками на каждом пальце, подсоединенными к пяти точкам на лбу этих людей. Касаясь чего-либо, они начинали «чувствовать» относительное давление у себя на лбу. В отдельные моменты люди даже могли различать разные типы поверхности, и они забывали, что ощущения возникают не в пальцах, а на лбу.
Перестраивается ли мозг для того, чтобы восстановить поврежденные проводящие пути, модифицировать существующие нервные цепи или выработать новые нервные сети, исследования продолжают выявлять его замечательную способность настраиваться и адаптироваться. Поймите самое важное: нам не нужно быть жертвой инсульта, принимать участие в эксперименте по структуризации языка, иметь сросшиеся пальцы или проводить 10 000 часов в медитации для того, чтобы испытать на себе нейропластичность нашего мозга. На самом деле все, что нам нужно делать, – это учиться и переживать усвоенные знания на опыте.
Конечно, «учение и переживание» хороши только в начале этого процесса. По мере продвижения мы будем исследовать роль, которую играют сфокусированное внимание и последовательная практика в развитии новых нейронных связей, меняющих структуру мозга. Но пока наш фокус направлен на то, как мы применяем знания и переживаем их на опыте для развития нашего мозга. Чтобы подготовиться к этому исследованию, коротко рассмотрим два вопроса, необходимых для понимания того, как происходит обучение: как скрепляются нейроны в нашем мозге и какова роль генетического наследия.
