Найти тему
Олег Цендровский

Пластичность мозга и её границы

Когда человек появляется на свет, он не представляет собой чистый лист. Природа не так жестока, как о ней говорят, и не может оставить юное существо с пустыми руками. Мы несём в себе щедрое наследство из внешних черт, шаблонов поведения и восприятия, без которых бы мы не только не имели шансов на выживание, но и не могли бы существовать. С течением времени вручённое нам природное наследство преумножается и претерпевает многочисленные трансформации. Тот схематический рисунок, которым мы были при рождении, обрастает красками и штрихами, и даже самые толстые линии изначального плана поддаются корректировке.

Картина человеческой жизни есть результат совместных усилий окружающего мира и нашего внутреннего усилия. Мы приходим в соприкосновение с реальностью, и это взаимодействие меняет обоих участников процесса. Секунда за секундой, день за днём, год за годом опыт оставляют следы в нашем сознании, мозге, теле.

В первую же очередь, опыт изменяет нашу нервную систему. Она представляет собой обширную сеть, специально натренированную собирать информацию и производить на её основе новую. Нервная деятельность и позволяет нам понять, где мы находимся, чего нам ожидать и как следует поступить, чтобы удовлетворить свои потребности. Мозг есть органический суперкомпьютер, и он устроен как огромная сеть, состоящая из восьмидесяти шести миллиардов маленьких компьютеров. Это наши нервные клетки – нейроны. Их неустанная жизнедеятельность при этом обслуживается таким же невероятным числом технического персонала из глиальных клеток мозга.

Отдельный нейрон мал, прост и обладает весьма скромным набором талантов. Однако он выпускает из себя раскидистое дерево из множества отростков, которые дотягиваются до соседей. Это позволяет каждой нервной клетке наладить общение и объединить усилия с тысячами, а иногда и десятками тысяч других. Восемьдесят шесть миллиардов нейронов образуют между собой двести триллионов связей – поистине, умопомрачительное число. Это двести триллионов проводков, по которым с огромной скоростью струятся информационные сигналы.

Не нужно быть большим математиком, чтобы понять: количество возможных комбинаций связей между нервными клетками огромно. В этих комбинациях нервная система и запасает информацию о себе и о мире. Информация хранится в густом древе связей между элементами живой сети. То, как переплетены между собой её отдельные веточки, с какой частотой и в какой именно последовательности по ним бегут жизненные токи и определяет человеческую жизнь.

Каждая мысль, которая проносится у нас голове, каждый фильм, который мы смотрим, каждый разговор, который у нас состоится, каждый услышанный звук и увиденный предмет оставляет в ней след. Она настолько чувствительна, что всякое касание окружающей реальности пусть немного, но меняет переплетения веточек этого Древа Жизни. Так и сейчас, когда вы читаете эти строки, оно безостановочно растёт и меняется в такт каждому воспринятому слову и букве. Оно меняется с каждым мгновением – и при этом совершенно уникальным образом. Ни одно нервное древо не похоже на другое.

Одним из первых учёных, кто внимательно рассмотрел древо нервных связей и был до глубины души поражен и даже очарован увиденным был Сантьяго Рамон-и-Кахаль (1852-1934 гг.), основоположник теории нервной системы и первопроходец в исследовании механизмов работы нейронов. Он увидел, насколько чувствительны нейросети. Они изменяются не только пассивным образом, под нажимом реальности, но и вследствие наших усилий. Все мысли и чувства индивида, восприятие им реальности значительно влияют на структуру мозга, на характер нейронных ветвлений.

В 1894 г. он писал:

«Орган мышления… обладает гибкостью и способностью к самосовершенствованию путём целенаправленной психической тренировки»[1].

Сантьяго Рамон-и-Кахаль понял, что умственная деятельность меняет мозг за счёт того, что создаёт новые нейронные связи и либо укрепляет, либо ослабляет уже имеющиеся. Также он высказал предположение, что анатомические перемены в мозге от умственной работы должны быть особенно хорошо заметны у пианистов и других профессиональных музыкантов[2]. В силу крайней интенсивности и узкой специфики их деятельности, их образ жизни должен оказывать значительное воздействие на соответствующие двигательные и осязательные области в коре.

-2

В 1906 г. Сантьяго Рамон-и-Кахаль получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свой неоценимый вклад в научное понимание мозга. Аналогичных взглядов придерживался и академик Иван Петрович Павлов. Он стал лауреатом Нобелевской премии за свои исследования нервной системы двумя годами раньше, в 1904 г.

В отличие от учёных в эпоху разочарования, отцы-основатели современной нейробиологии верили в способность нервной системы существенно изменять свою структуру. Более того, они знали, что это происходит не только автоматическим образом под воздействием жизненного опыта, но и в ходе сознательных усилий. Для этого им даже не было нужно смотреть в микроскоп: каждодневно они видели плоды этой работы по самосозиданию в самих себе. Если процитировать Сантьяго Рамон-и-Кахаля ещё раз, «каждый человек может, если он того захочет, стать скульптором своего мозга».

Пластичность человеческого мозга

В природе хорошим показателем того, насколько пластична нервная система того или иного существа, является срок созревания его потомства. Чем меньше времени требуется детёнышам, чтобы достичь самостоятельности, тем менее обучаемыми они, как правило, являются. И рыбы, и насекомые и многие млекопитающие появляются на свет ловкими, подвижными и крайне уверенными в себе. Когда маленький жираф выпадает из утробы матери с полуметровой высоты, он приземляется на все четыре конечности и уже вскоре резво бегает по саваннам, играет и щиплет травку. С момента появления на свет эти создания уже знают и умеют большую часть из всего того, что понадобится им в дальнейшей жизни.

С другой стороны, в природе существует и другая стратегия. Можно оставить в наследство не столько богатство, сколько секрет, как именно его заработать. Иными словами, эволюция некоторых животные видов сделала ставку не на готовые знания и навыки, а на повышенное умение учиться – на высокую нейропластичность. В этом случае юный организм пробуждается к жизни слабым и неопытным и нуждается в долгих годах обучения, чтобы освоиться. Это может снизить его выживаемость в краткосрочной перспективе, но одновременно перед столь гибким и обучаемым существом лежат большие возможности.

Мы, люди, представляем собой крайнее воплощение стратегии высокой нейропластичности и длительного созревания. Наши дети рождаются столь беспомощными и нуждаются в столь долгой и интенсивной заботе, поскольку природа вручила им не богатство из знаний и навыков, а умение его самостоятельно преумножать.

Дар претерпевать многочисленные метаморфозы и приспосабливать поведение к совершенно различным условиям жизни, к различным целям и задачам, и лежит в основе всех достижений цивилизации. Из этого источника родились наши социальные институты, религия, наука и искусство. Уникальная для природного мира способность учиться и меняться позволила человеку освоить все среды обитания: и сушу, и море, и подводные глубины, и воздушные просторы, и даже космос.

Мы живём в снегах за полярным кругом, в умеренных лесистых зонах, во влажном зное тропиков, в бескрайних степях и беспощадных песках пустынь. Одни из нас питаются исключительно мясом и рыбой, как некоторые народы крайнего севера, а другие только растениями. Одни охотятся с луком и копьем и живут в хижинах, построенных в древесных кронах, а другие в то же самое время внимательно изучают цифры и буквы на экранах в высокотехнологичных подземных лабораториях.

Многочисленные различия между людьми просматриваются не только в общем характере образа жизни, продиктованного внешними условиями. Больше всего их царит внутри человеческих голов. Разумеется, набор основных потребностей и целей у нас тот же самый, что и у всех животных, ибо сущность жизни едина и все живые существа на планете родственны. Тем не менее конкретная иерархия и очередность потребностей и ценностей крайне индивидуальны.

Мы можем добровольно отказаться от потребности в выживании и продолжении рода и пожертвовать собственной жизнью ради идеи, ради долга или любви. Или же, напротив, пожертвовать любовью ради долга, долгом ради любви, ими всеми ради жизни. Мы способны посвятить себя познанию и творчеству или же насилию, паразитическому потреблению и разрушению.

Количество перестановок и вариантов не поддаётся исчислению и резко выделяет человека на фоне остального царства природы. Другие существа не способны вносить существенных перемен в ценностную иерархию, которая в ходе эволюции сформировалась в их нервной системе. Волк, угодивший в капкан, может отгрызть себе лапу, чтобы выбраться. Он, однако, не сможет целенаправленно уморить себя голодом в знак протеста против нового вожака стаи. Он также не попытается вести жизнь воздержания и целомудрия или же отказаться от мясной пищи по гастрономическим, этическим или иным соображениям.

С научной точки зрения, все перемены в информационной модели мира и способе нашего взаимодействия с ним есть новые варианты переплетения между ветвями непрерывно растущего нервного древа. Каждую секунду наш мозг переживает структурные метаморфозы – и как масштабы, так и скорость этих перемен оказались намного выше, чем полагали ранее.

Одним из множества подтвердивших это исследований стала работа, опубликованная в 2007 году. Учёные из Гарвардского университета дали группе испытуемых выполнять различные задания, требующие сложной мелкой моторики рук[3]. Их глаза были завязаны, так что участникам требовалось уделять повышенное внимание не только малейшим движениям своих пальцев, но и едва заметным осязательным ощущениям. Они не могли более опираться на данные от органов зрения, потому на первый план вышло осязание. На некоторое время их руки стали глазами. Как оказалось, это не просто аналогия.

В ходе нейросканирования было обнаружено, что в период от сорока до шестидесяти минут активация мозге распространилась из осязательных зон и на затылочную область, в зрительную кору. Оставшись без работы, часть клеток зрительной коры мозга взялись за совершенно непривычное для них дело. Они стали обрабатывать и интерпретировать осязательные данные от нервных окончаний в пальцах. Это может показаться довольно заурядным фактом, но с точки зрения устоявшихся в науке представлений, произошло нечто поразительное. Несколько десятилетий назад предположение, что нечто подобное вообще возможно, было бы поднято на смех.

В нормальных условиях клетки зрительной коры занимаются… зрением, поскольку титул «зрительная» был дан ей не просто так. Точно так же остальные области нашего мозга имеют в ведении свой конкретный набор функций и на чужую территорию не посягают. Некогда считалось, что это разделение зон на области и функции намертво запрограммировано в генах и не подлежит никаким изменениям. Затем мы начали обнаруживать всё больше и больше исключений из этого правила.

К примеру, если человек рождается слепым или теряет зрение в раннем детстве, его затылочная кора вынуждена сменить профессию, уготованную ей природой. Она теряет право называться «зрительной» и начинает заниматься обработкой слуховых и осязательных ощущений, сложными мыслительными ассоциациями и так далее. За счёт этого у слепых обостряются слух и многие другие способности чувственного восприятия. В общем, она берётся практически за любую работу, лишь бы не сидеть без дела в кромешной темноте черепной коробки.

Строго говоря, иного выхода у неё и нет. В нервной системе действует принцип «кто не работает, тот не ест». Нервные клетки, которые не находят себе полезного занятия или хотя бы не имитируют некую полезную деятельность, умирают. Они перестают получать питание и необходимые им для жизни особые белковые молекулы, называемые факторами роста нервов.

Чудеса нейропластичности

Каждые несколько десятилетий способность человеческого мозга к переменам с большим отрывом превосходит сформировавшиеся в XX веке представления. Выяснилось, что миграция должностных обязанностей в нашем мозге не просто возможна, но приобретает регистрируемые техникой масштабы всего за час, а не за долгие годы.

Порой же в работе мозга происходят такие трансформации, что трудно назвать их иначе, нежели чудом. Когда слышишь о них впервые, они кажутся настолько невероятными, что разум отказывается в это верить. Пожалуй, наиболее известная иллюстрация – это история мужчины 44 лет, который почти всю свою взрослую жизнь прожил с 10% мозга. На месте остальных 90% фактически зияла дыра, заполненная жидкостью, из-за длившегося долгие годы постепенного отмирания нервной ткани.

Тем не менее ни он, ни даже его близкие не подозревали об этом. Он вёл вполне обыкновенную жизнь, имел жену, детей и постоянную работу на государственной службе. Подробное описание его случая вместе с МРТ мозга было опубликовано в самом авторитетном медицинском журнале Европы Lancet в 2007 г. и до сих пор поражает научное сообщество[4].

На снимке МРТ мозга можно видеть, что около 90% нервной ткани отсутствует. Черепная коробка мужчины была заполнена в основном жидкостью.
На снимке МРТ мозга можно видеть, что около 90% нервной ткани отсутствует. Черепная коробка мужчины была заполнена в основном жидкостью.

Выходит, человеческое сознание и личность не есть продукт особых клеток нашего мозга и каких-то конкретных его областей с неизменным и заранее им заданным набором обязанностей. Это скорее сложнейший тип взаимодействия между клетками, взаимодействия между потоками информации, которые эти маленькие живые компьютеры создают. Человеческое сознание возможно и на основе куда меньшего объёма нервной ткани, чем мы думали раньше. Сознание вообще не является чем-то по необходимости биологическим, а есть выражение творческой природы мира, способности всего внутри и вокруг нас к творческой самоорганизации. Впоследствии мы ещё коснёмся этого.

Другим ярким примером подвигов нейропластичности является история Кэмерон Мотт. В возрасте четырёх лет ей поставили страшный и редкий диагноз: энцефалит Расмуссена. В правом полушарии её мозга возник огромный очаг хронического воспаления, который вызывал ужасные эпилептические припадки и с каждым днем прогрессировал. Прогноз был очень плохой, так что в 2007 г. было принято решение пойти на крайние меры: целиком удалить воспалённое правое полушарие.

Сложнейшая операция увенчалась успехом. Несмотря на столь радикальное медицинское вмешательство, Кэмерон выросла вполне полноценным ребёнком. Встретив её, вы бы вряд ли заметили какие-нибудь странности в её поведении и уж тем более заподозрили, что в её черепной коробке имеется лишь половина мозга. Она получала хорошие оценки по математике, занималась спортом, успешно окончила школу и продолжила вести обычную жизнь.

Дело не в том, что половина нашей нервной системы избыточна, так что от неё можно без каких-либо особых неудобств избавиться. Просто под давлением необходимости мозг человека (и прежде всего в первые годы жизни) бывает способен на подлинные чудеса пластичности. Мозгу Кэмерон Мотт и мозгу пациента из журнала Lancet удалось кардинально перепрограммировать свою структуру. В первом случае этому поспособствовал юный возраст, а во втором – крайне длительное течение заболевания. Все существенные функции организма были перераспределены между теми нейросетями, которые остались без повреждений. Таким образом, многое из того, с чем с горем пополам справляется здоровый человеческий мозг, в условиях кризиса способно делать и 10% от его нормального объёма.

Конечно, всё это крайности и редчайшие примеры. Но даже если мы вынесем их за скобки, человек обладает самой сложной нервной системой на планете. Мы меняемся, учимся и развиваемся легче и быстрее, чем любое другое живое существо. Мы осваиваем новые ниши и экосистемы, новые взгляды и виды деятельности, меняем набор и иерархию своих потребностей. Это значит, что для каждого из нас возможна глубокая личная трансформация и изменение наиболее фундаментальных привычек работы сознания. Об этом говорит как опыт мировой философии за последние тысячелетия, так и нейробиология.

Забывать или тем более отрицать собственную способность к метаморфозам является дорогостоящей ошибкой. Она запирает нас в клетке из невежества и пассивности и останавливает процесс самопознания и самосозидания. Между тем, только этот путь и ведёт ко всем целям человеческого существования. Всё в нашей жизни зависит от того, кем мы являемся и кем себя делаем, от того, чем наполнен наш ум и что в нём происходит.

Если мы устранили избыточные внутренние конфликты и навели порядок внутри, если мы понимаем себя и окружающую действительность, тогда наша деятельность раскрывает свои высшие возможности. Препятствия устраняются, и в нас воцаряется ясность видения. Это, в свою очередь, рождает точность жизненного выбора и твёрдость поступка. Мы избираем оптимальные ориентиры и находим удачные маршруты по движению к ним.

Выясняется, что в нас море энергии, и ей уже не хватает маленького пространства одной лишь нашей жизни и жизни наших близких. Деятельность покидает узкие пределы мелких личных интересов и совершенно естественным и неизбежным образом распространяется вовне. Этому способствует и то, что мы всё отчётливее начинаем сознавать свою неразрывную связь со всем вокруг. Так мы оказываемся полезны не только себе, но и другим.

Получить доступ к полным версиям статей и подкастов

© Олег Цендровский

Канал в Telegram // YouTube // ВК // Поддержать автора

***

[1] S. Ramón y Cajal. 1894. The Croonian lecture: La fine structure des centres nerveux. Proceedings of the Royal Society of London, 55:444–68.

[2] S. Ramón y Cajal. 1904. Textura del sistema nervioso del hombre y de los sertebrados.

[3] Merabet LB et al. Combined activation and deactivation of visual cortex during tactile sensory processing. J Neurophysiol. 2007 Feb;97(2):1633-41.

[4] Feuillet L et al. Brain of a white-collar worker. Lancet. 2007 Jul 21;370(9583):262.