Наше младенческое «я» учится разделять сенсорные данные только во взаимодействии с окружающим миром: так мы узнаем, что звуки имеют внутреннее ментальное качество, отличающееся от вкуса. Научившись дифференцировать ощущения, мы проходим этап повторного интегрирования информации, поступающей от органов чувств. Мы узнаем, что, когда у кого-то двигаются губы, из них обычно исходит звук; что падение чего-либо на землю обычно сопровождается звуком и, возможно, вибрацией; что резкий запах означает острый вкус.
Пока все это происходит, младенческий мозг стремительно развивается
[109], образуя гораздо больше связей, чем ему понадобится; аксоны и дендриты соединяются с большим количеством нейронов, чем необходимо для нормального функционирования в зрелом возрасте
[110]. Главная задача мозга в первые несколько лет жизни – создать на основе сенсорной информации как можно больше связей, поскольку младенческий мозг не знает, какие именно из них понадобятся впоследствии. Формируется огромное количество новых нейронных связей. Этот процесс можно представить себе как строительство дома: перед возведением стен вы можете проложить гораздо больше проводов и кабелей, чем требуется, поскольку стоимость их прокладки на этом этапе относительно низка, а то, что вам не понадобится, можно просто игнорировать. Однако мозг, будучи биологическим организмом, не просто игнорирует ненужные связи – он избавляется от них, сокращая или используя процедуры ведения клеточного «домашнего хозяйства» для их демонтажа.
Примерно с двухлетнего возраста начинается процесс прунинга продолжительностью в 20 лет: мозг избавляется от неиспользуемых синаптических связей. К 10 годам отсекается около 50 процентов связей, сформировавшихся до двух лет, и процесс продолжается до 20 с лишним лет. Некоторые психические заболевания взрослых (с поздним началом), такие как шизофрения, вероятно, обусловлены неполным прунингом префронтальной коры в подростковом возрасте
[111]. Вы можете спросить: «А почему бы нейронам не установить связи со всеми остальными нейронами навсегда?» Во-первых, в таком случае мозг стал бы огромным – 20 километров в диаметре!
[112] Во-вторых, прунинг позволяет нам сформировать эффективный мозг в ответ на условия, в которых мы находимся. Прунинг заставляет мозг специализироваться, создавать локальные сети, способные функционировать независимо от других сетей и автоматизировать определенные задачи
[113]. В конечном счете образуются тысячи модулей, и каждый выполняет свою функцию.
Рассмотрим в качестве примера речевое развитие. Младенческий мозг восприимчив к изучению любого языка. Мы рождаемся с нейронными сетями, которые выделяют форму и структуру отдельных согласных и гласных звуков, грамматики, синтаксиса и всех остальных элементов языка. Ребенок китайских родителей предрасположен к изучению китайского языка не в большей мере, чем к изучению испанского. На каком языке будет говорить малыш, зависит от того, какому воздействию будет подвержен его мозг. По всей видимости, количество языков, которые может изучать очень маленький ребенок, неограничено. Исследования опровергли старую «народную мудрость», что якобы многоязычный ребенок лишь частично владеет каждым из языков, на которых говорит. Разные языки сосуществуют в головном мозге, не мешая друг другу. Иначе говоря, дело не в том, что максимальный объем вашего словарного запаса составляет 30 тысяч слов и вам необходимо делить его между тремя или четырьмя языками, – каждый язык получает свое место для хранения словарного запаса в головном мозге, и предела пока никто не нашел.
Зиад Фазах внесен в Книгу рекордов Гиннесса как человек, который разговаривает на 59 языках. (Сам он утверждает, что свободно владеет «всего» пятнадцатью языками одновременно и что ему необходимо немного попрактиковаться, чтобы свободно разговаривать на остальных языках, которые он знает.) Поэт XVII столетия Джон Мильтон владел английским, латынью, французским, немецким, греческим, ивритом, итальянским, испанским, арамейским и сирийским языками. Один из самых поразительных известных мне полиглотов – когнитивист Дуглас Хофштадтер; он увлекается переводом стихотворений с одного языка на другой, наблюдая при этом формальные и структурные ограничения поэтической формы. Я слышал, что однажды он перевел стихотворение, написанное 500 лет назад на старофранцузском языке, на современный английский, шекспировский английский, французский, итальянский, немецкий и русский языки, пытаясь сохранить метрические особенности оригинала. Он выполнил даже перевод на английский, в котором первая буква каждой строки соответствовала названию стихотворения и имени поэта.
Как со всем этим связан синаптический прунинг? Мозг младенца способен освоить примерно тысячу звуков языков мира
[114]. Когда малыш слышит определенное подмножество звуков в своей среде, его мозг выстраивает соответствующие нейронные связи. Ни один ребенок не слышит всю тысячу звуков одновременно, а многое из того, что он все-таки слышит, ему не понадобится – например, речь иностранца, прошедшего мимо на улице, или искаженные звуки, произнесенные человеком с набитым ртом. Мы так быстро и легко распознаем родную речь, потому что в нашем мозге нет конкуренции со стороны других языков, которые были отсечены. Этот эффективный механизм приносит пользу даже полиглотам, поскольку, когда они погружаются в разговор на определенном языке, их мозг настроен на восприятие звучания именно этого языка, что приводит к активации нейронов, соответствующих этим звукам, а нейроны, представляющие другие звуки, остаются в тени.
Процесс прунинга и создания синаптических связей в значительной мере основан на способности головного мозга воспринимать большое количество данных и организовывать их в порядок и структуру. Представьте себе, что мир – это статистическая система, формирующая мозг в ходе повторяющихся взаимодействий. В этом смысле мозг – гигантская машина статистического анализа.
Мы обучаемся благодаря совместной встречаемости тех или иных объектов. Маленькие дети узнают, что сочетание звуков st в начале английских слов start и stop представляет общий кластер начальных звуков английских слов, но не испанских. (Испанцы, разговаривая по-английски, прибавляют гласный звук к слову start и произносят его как estart.) Маленькие дети узнают, что сочетания wszszn нет в английском языке, хотя оно есть в польском. Статистический вывод – это основа и для других знаний. Мы узнаем, что прикосновение к горячей конфорке газовой плиты определенно вызывает боль. Плач младенца, по статистике, обычно приводит к тому, что рядом с ним появляется мама.
