Догма о постоянной связи
Вы не узнаете о нейропластичности из повсеместно встречающихся изображений мозга, на которых отмечены его области с надежно выглядящими функциями, – эта точка на двигательной коре приводит в движение левый мизинец, а именно эта точка в соматосенсорной коре обрабатывает ощущения из правой щеки. Мысль о том, что существует точное соответствие между структурой и функцией, берет начало в 1861 году, когда французский анатом Пьер Поль Брока объявил, что определил область мозга, которая производит речь. Данная область находится по направлению к задней части лобных долей, заключил он после вскрытия трупа мужчины, который потерял практически все способности говорить. (Исследователь получил право дать своему открытию имя, и участок мозга, отвечающий за речь, с тех пор известен как область Брока.)
После этого открытия ученые уже были вне конкуренции, рьяно присваивая определенные функции конкретным частям мозга, как будто тот находился на разделочной доске. Благодаря немецкому неврологу Корбиниану Бродману, чьи исследования, проведенные на мозге трупов, выявили структурно-функциональные отношения для пятидесяти двух различных областей, у нас теперь есть поля Бродмана с первого (часть соматосенсорной коры, которая обрабатывает тактильные ощущения от определенных точек на коже) по пятьдесят второе (параинсулярная область, в которой встречаются передняя и центральная доли). У меня есть слабость к десятому полю Бродмана, расположенному в самой передней части префронтальной коры, которое увеличилось в размере в процессе эволюции и, похоже, позволяет нам быть многозадачными. Ни одна область мозга еще не была так изучена, как соматосенсорная кора. Эта полоса коры расположена, грубо говоря, на поверхности мозга, от уха до уха; левая соматосенсорная кора получает сигналы из правой стороны мозга, а правая соматосенсорная кора – из левой. Но она не является одной большой недифференцированной воспринимающей областью. Каждая часть тела соотносится для обработки с определенной точкой на соматосенсорной коре. В результате соматосенсорная кора является, по существу, картой тела – но такой, которая вызвала бы у составителей Google-карт сердечный приступ. В ходе экспериментов в 40-50-х годах прошлого века канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд обнаружил, насколько эта карта странная. Пенфилд выполнял операции на мозге – обычно для того, чтобы излечить эпилепсию. Но перед каждой операцией он совершал исследование. Используя мягкий электрический шок, Пенфилд стимулировал одну точку за другой на открытой соматосенсорной коре (в мозге нет чувствительных рецепторов, и потому он не ощущает несильные удары током), каждый раз спрашивая находящегося в сознании пациента, что тот чувствует. Пациенты были, если можно так сказать, шокированы: когда Пенфилд подвергал возбуждению их соматосенсорную кору, они чувствовали прикосновение к щеке, лбу, руке, ноге или другой части тела. На самом деле все, что он делал, – приводил в действие нейроны при помощи ударов током. Для пациента это было неотличимо от приведения в действие тех же нейронов при реакции на настоящий физический раздражитель, отправленный из какой-либо части тела. Таким образом Пенфилд смог «составить карту» соматосенсорной коры, соотнеся каждую точку с соответствующей частью тела.
И тогда он обнаружил, что у картографического анатома, оказывается, есть чувство юмора. Несмотря на то что ладонь находится ниже плеча, ладонь соматосенсорной коры – то есть область коры, которая получает сигналы из ладони, – примыкает к области, которая получает сигналы, идущие от лица. Соматосенсорное представительство гениталий располагается прямо под представительством стоп. Масштаб также не совпадает: по сравнению с соматосенсорным представительством губ торс и икры ног просто карликовые, тогда как ладони и пальцы огромны по сравнению с лилипутскими плечами и спиной. Причина этого такова: чем больше пространства коры занимает часть тела, тем она чувствительнее. Кончик языка, который занимает обширный участок на соматосенсорной коре, может чувствовать края передних зубов, а обратная сторона ладоней, у которых небольшое соматосенсорное представительство, на это не способна.
В результате открытий Бродмана, Пенфилда и других ученых большую часть XX века в неврологии придерживались следующего мнения: структурно-функциональные отношения постоянно связаны между собой от рождения. Данная точка зрения была закреплена заявлением великого испанского нейроанатома Рамона-и-Кахаля, который в 1913 году назвал мозг взрослого человека «фиксированным, окончательным, неизменным».
Вера в эту статичность была перенесена на идею о том, что определенные шаблоны активности мозга также должны быть связаны, и если они не совершенно неизменны, то как минимум постоянны. Исходя из этой точки зрения, психические заболевания, такие как депрессия, могут быть вызваны недостаточной активностью префронтальной коры и чрезмерной активностью амигдалы, а лежащая в основе этого биология так же постоянна, как отпечатки пальцев. Чтобы внести ясность, стоит сказать, что неврологи на протяжении десятилетий знали, что мозг взрослого человека способен изменяться на клеточном уровне, чтобы кодировать новые явления и навыки посредством укрепления соединений между нейронами, но это было изменение на розничном уровне, так сказать. Перемены на оптовом, массовом уровне – любые изменения в структурно-функциональных отношениях, отображенных на впечатляющей мозговой карте, – считались невозможными.
Видеть гром, слышать молнию
Возможно, вы не удивлены, что превосходная структура соматосенсорной и двигательной коры – с различием в несколько миллиметров между областью, которая ощущает палец или двигает им, и областью, которая ощущает щеку и двигает ею, – может изменяться в ответ на приобретение опыта или поведение. Но мозг способен и на большую реорганизацию. Исследования с участием слепых и глухих помогли изучить более широкие и, вероятно, более фундаментальные части нейронного доступного пространства: зрительную кору, которая занимает примерно одну треть объема мозга и располагается в задней его части; слуховую кору, которая тянется по поверхности мозга над ушами. Вы, возможно, слышали мнение о том, что слепые обладают особенно острым слухом, а у глухих особенно острое зрение – как если бы боги компенсировали им утрату. На самом деле слепые люди не слышат более тихие звуки, а глухие люди не могут замечать минимальные контрасты или видеть в более тусклом свете, тогда как слышащие люди могут. Но кое-что в идее о компенсирующих заменах действительно есть.
У людей, глухих от рождения, объекты периферийного зрения воспринимаются не только зрительной корой, но и слуховой. Позвольте мне это повторить: слуховая кора видит. Это как если бы слуховая кора, устав от вынужденного отсутствия активности, потому что не получала никаких сигналов из ушей, переквалифицировалась и теперь обрабатывает зрительные сигналы. У этого перезонирования есть практические последствия: глухие люди быстрее слышащих замечают и более отчетливо видят движение объектов при помощи периферийного зрения.
Нечто подобное происходит у людей, которые слепы с рождения или с раннего детства. У них, конечно же, не поступают никакие сигналы в зрительную кору, которая, как я упоминал, является большой частью мозга (и, как вы, возможно, думаете, которой мать-природа не позволит пропасть впустую). И она не позволяет. У слепых людей, которые овладели искусством читать с помощью шрифта Брайля, зрительная кора переключила свою деятельность на обработку тактильных сигналов, исходящих от «читающих» пальцев. Это открытие было таким неожиданным, что некоторые наиболее выдающиеся практикующие неврологи отказывались в это верить, рекомендуя журналу «Science», которому те, кто это открытие совершил, передали его на рассмотрение, отклонить статью. В конце концов журнал «Nature», конкурент «Science», опубликовал ее в апреле 1996 года.
