Файл: 01 Нервная система 402 Нейронная доктрина.pdf

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
132
динамический мозг
Вопреки старинной догме нейронные цепи взрослого мозга
вовсе не «вшиты намертво», а под воздействием получаемого
опыта постоянно меняются — всю жизнь и во многих аспек-
тах. Такие изменения в целом именуются нейропластично-
стью, однако это понятие определено кое-как, его применяют
как попало, им злоупотребляют.
33
Традиционно считается, что взрослый мозг — неизменная структура, которая лепится, пока развивается, а потом затвердевает со зрелостью, в точности как гипс, залитый в форму. На самом же деле нам теперь известно, что мозг в течение всей жизни постоянно меняется, и это одно из важнейших открытий современной нейробиологии.
Изменения, возникающие в мозге, часто именуют нейропластично- стью, однако пока нет общепринятого определения, что именно это слово означает. Нейробиологи применяют его как собирательное понятие, включая в него какие угодно физические перемены, происхо- дящие в мозге. К примеру:
Нейрогенез — производство новых нервных клеток. За десятилетия исследований мы узнали, что несколько отдельных областей мозга взрослых мышей и крыс продолжают производить новые нейроны, и новорожденные нейроны вносят важный вклад в обработку информа- ции. Происходит ли то же самое в мозге человека, пока, увы, непонятно.
Синаптическая пластичность — усиление или ослабление синап- тических связей между нейронами. Она бывает двух видов: долго- временная потенциация (ДП) и долговременное угнетение (ДУ) — укрепление или ослабление синаптической передачи соответственно.
Синаптическая пластичность — наиболее изученный и понятый аспект нейропластичности.
Нейропластичность
1890
Уильям Джеймз выдвигает предположение, что нейронные цепи взрослого мозга не постоянны
1966
Терье Лёмо открывает долговременную потенциацию
1969
Пол Бах-и-Рита публикует работу по сенсорному замещению и первым экспериментальным подтверждениям нейропластичности у людей

нейропластичность
133
Синаптогенез — образование новых связей между нейронами. Нейроны способны выпускать новые дендритные шипики — крохотные отростки, похожие на пальчики, в которых происходит синаптическая передача. Этот процесс впрямую наблюдали у животных; вероятно, он происходит и в человеческом мозге, однако никто его не видел, поскольку методики работы с животными не применимы к людям.
Обучение мозга
Обучение мозга
Исследования показывают, что разного рода обучение может менять структуру мозга на физическом уровне — его можно увидеть на томограммах. Обучение и тренировка совершенствуют деятельность нейронных путей, вовлеченных в поставленную задачу, и мозг все эффек- тивнее с ней справляется.
Среди лучших примеров — исследование работы лондонских таксистов, посвящающих изучению городских улиц и маршрутов до четырех лет жизни.
Исследователи обнаружили, что обретение этого знания вызывает увеличение объема гиппокампа, занятого производством карт и хранением навигаци- онных воспоминаний, и чем больше у водителя опыта, тем выше у него плотность серого вещества гиппокам- па. Пока не очень понятно, что именно вызывает эти изменения, однако возможная причина — в образовании новых синапсов.
Похожим образом, если три месяца учиться жонглированию, уплотнится серое вещество в зрительной коре, занятое обработкой зрительно-про- странственной информации. Увеличится и плотность нейронных путей в белом веществе, связывающих межтеменную борозду — часть мозга, вовлеченную в процессы зрительно-пространственной памяти, — с другими областями мозга.
Недавно лондонские ученые, применив диффузионно-тензорную визуализа- цию для сравнения мозга нескольких каратистов с черными поясами и мозга новичков, обнаружили различия в микроскопической структуре нейронных путей в белом веществе.
У мастеров плотность нервных пучков, связывающих мозжечок с двигатель- ной корой, была выше. Таков результат многих лет тренировок, и это позволяет маститым каратистам наносить более мощные удары.
‘
Любой человек, будь
на то его желание,
может стать
скульптором своего
мозга
’
Сантьяго Рамон-и-Кахаль
(1923)
1981
Дэйвид Хьюбел и Торстен Визель получают Нобелевскую премию за эксперименты с монокулярной депривацией котят
2000
Элинор Мэгуайр с коллегами начинают исследование лондонских таксистов
2004
Швейцарские исследователи показывают, что обучение жонглированию меняет мозг
2012
Исследователи сообщают, что у мастеров каратэ белое вещество плотнее

134
динамический мозг
К добру ли, к худу ль
К добру ли, к худу ль
Именно благодаря нейропластичности мозг способен преодолевать разные тяготы. В 1960-х годах исследователи выявили процесс, который назвали сенсорным замещением: незрячих людей можно научить «видеть» объекты через прикосновение. Научив их пользоваться особым приспособлением, можно натренировать зрительную кору обрабатывать осязательную информацию, и ей удастся производить осязательный образ зрительных данных. Нейропластичность позволяет людям и восстанавливаться после мозговых травм: мозг перестраивается так, чтобы скомпенсировать утерянные функции, и продолжает работу вблизи поврежденных областей.
За последние годы нейропластичность стала модным жаргонным словеч- ком: ею объясняют какие угодно нейробиологические явления, которые мы по-прежнему не понимаем.
Гуру популярной психологии и шарлатаны даже утверждают, что их методи- ки усиливают нейропластичность и «перепрошивают мозг». При таком обращении с этим понятием и без дальнейших объяснений оно вообще теряет всякий смысл. На самом деле практически любое наше занятие
«перепрошивает мозг». Пластичность формирует развивающийся мозг, а новые переживания так или иначе меняют его физическую структуру.
Обучение и память, к примеру, связаны с усилением синаптических связей внутри распределенных нейронных сетей.
Испытание глаз
В 1960-х годах исследователи обнаружили, что развитие мозга зависит от чувственного опыта ранних лет жизни, и дефекты развития можно обратить. В серии экспериментов, принесших ученым
Нобелевскую премию, они выращи- вали новорожденных котят, которым зашили один глаз; исследователи обнаружили, что это значительно повлияло на развитие зрительной коры. Она содержит колонки, принимающие сигналы поочередно то от левого, то от правого глаза.
Когда от одного глаза зрительная информация не поступала совсем, колонки, обслуживающие этот глаз, не смогли развиться, а соответствую- щие открытому глазу получились гораздо мощнее нормального.
Исследователи также обнаружили, что эти изменения можно обратить, если открыть зашитый глаз в некий определенный, критический для развития период времени. Ныне мы знаем, что этот критический период длиннее, чем казалось ученым поначалу. В наши дни подобные эксперименты считаются крайне неэтичными, однако они привели к разработке методик лечения амблиопии, или «ленивого глаза».

нейропластичность
135
Однако синаптическая пластичность возникает в нашем мозге повсеместно и постоянно по массе других причин; по некоторым оценкам, человеческий мозг каждую секунду нашей жизни образует около миллиона новых связей.
Тем не менее исследования подсказывают, что способность мозга перестра- иваться с возрастом сдает.
Не любая нейропластичность — на пользу. Хорошо известно, к примеру, что пристрастие к кокаину и другим наркотикам, включая алкоголь и никотин, связано с синаптической пластичностью в нейронной сети поощрения, в которой задействован дофамин. Одной дозы наркотика хватит, чтобы повлиять на синаптическую передачу, а неоднократное его употребление вызывает долговременные изменения в синапсах, приводящие к тяге, навязчивому поиску дозы и неспособности завязать.
В сухом остатке
Мозг перестраивается
под влиянием
жизненного опыта

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
136
динамический мозг
Отрочество — явление, уникально свойственное человеку, вре-
мя жизни, отмеченное пиком рискового поведения. Новейшие
исследования показывают, что мозг продолжает становление
весь подростковый период вплоть до начала взрослости. Это
приводит к продлению возраста пластич ности, из-за чего под-
ростки так уязвимы, однако эта наша особенность, возможно,
дала нам важное эволюционное преимущество.
34
Некоторые аспекты отрочества род людской осознает не одно тысячелетие. Аристотель писал о нем как о состоянии непреходяще- го опьянения, а Шекспир суммировал свойственную подросткам смесь детской наивности и взрослых страстей в романтической трагедии «Ромео и Джульетта». С тех времен жизнь подростка сильно изменилась. Дети ныне раньше входят в пубертатный возраст, а взрослеют позже, чем встарь, и поэтому время подрост- ковых страданий длится дольше.
Подростковая тревожность
Подростковая тревожность
Стереотипный подросток угрюм, импульсивен и склонен к эмоциональным всплескам. Подростки ищут новых ощущений и потрясений, что, вкупе с кажущейся неспособно- стью принимать здравые решения, приводит к рисковому поведению.
К тому же подростки нуждаются в одобрении сверстников больше, чем любой другой социальной группы, и потому крайне подвержены влиянию с их стороны. Все это отражено в статистике смертей, болезней и травм: подростки с большей вероятностью гибнут в автомо- бильных авариях, употребляют наркотики и злоупотребляют ими, а также проявляют бо 2льшую половую неразборчивость, чем люди любого другого возраста.
Отрочество
1590
-е
Уильям Шекспир пишет
«Ромео и Джульетту»
1904
Издание «Юности» Грэнвилла
Стэнли Холла, зарождение этой области исследования
1990
-е
Первые томографические исследования изменений мозга в подростковой фазе

отрочество
137
Обычно такое поведение списывают на бушующие гормоны, и подростки действительно переживают гормональный всплеск, который является у них причиной некоторых действий. Однако сейчас нам уже известно, что все куда занятнее. Долгое время считалось, что развитие мозга завершается в течение первых лет жизни, но недавние исследования показали, что развитие гораздо продолжительнее. И пусть этот орган достигает своих взрослых размеров уже к десяти годам, он все равно претерпевает сильные структурные изменения — вплоть до ранней взрослости.
Во всем виноваты апгрейды
Во всем виноваты апгрейды
Переход от детства к взрослости связан с взаимодействием между двумя нейробиологическими и психологической системами. Первая — лимбическая, занятая эмоциями и мотивацией.
Недавние работы показывают, что прилежащее ядро («центр удоволь- ствия») у подростков активнее, чем у детей или взрослых, и это отчасти объясняет рисковое поведе- ние. Вопреки распространенному убеждению подростки на самом деле переоценивают риски, связанные с лихим поведением, но из-за того, что их мозг чрезвычайно чувствителен к дофамину, также склонны переоценивать и удовольствие, которое такое поведение сулит.
Другая система — префронтальная кора, контроль- ный центр мозга, выполняющий сложные функции типа принятия решений, долгосрочного планиро- вания, сдерживания импульсов и откладывания вознаграждения. Диффузионно-тензорная визуа- лизация показывает, что мозг на протяжении всего подросткового периода обновляет «прошивку», увеличивая производство миелина — жировой ткани, обволакивающей нервные волокна и облегчающей передачу нервных импульсов. Процесс миелинизации происходит волнообразно, эта волна постепенно охватывает весь мозг, двигаясь от задней его части вперед.
Области ближе к задней части мозга — например, занятые обработкой зрительной информации — обновляются на сравнительно ранних этапах, тогда как префронтальная кора, расположенная за глазами, не достигает полной зрелости до конца третьего десятка или даже до начала четвертого.

138
динамический мозг
В то же время связи во всей коре головного мозга постоянно совершенству- ются благодаря опыту, а синаптический прунинг не прекращается вплоть до первых лет взрослости.
Поэтому подростки столь склонны к бестолковым решениям и большим рискам, хоть это и ненадолго.
Подростки учатся на своих промахах методом проб и ошибок, это влияет на развитие их префронтальной коры, и со временем их система контроля совершенст- вуется. Миелинизация и образование новых синапсов облегчают этот процесс, ускоряя и усиливая связи в нейронных сетях, укрепляя контрольные системы. А создание сильных связей между префронтальной корой и гиппокампом означает, что воспоми- нания о прожитом опыте все активнее интегрируются в процесс принятия решений.
Беспечный ездок
Беспечный ездок
Некоторые исследователи сравнивают подростковый мозг с автомобилем, которым управляет бесшабашный водитель, вжавший педаль газа в пол, но управлять машиной толком не обученный. На этой стадии развития рисковое поведение достигает пика. Подростки часто ввязываются в опасные ситуации и при этом крайне уязвимы. Но если взглянуть через призму эволюции, такое рисковое поведение, свойственное подросткам, можно рассматривать как ценное эволюционное преимущество.
Подростки рискуют, потому что ищут новизны и свежих ощущений, и это подталкивает их выбираться с привычной территории, получать новый опыт, исследовать неведомые земли. Так они готовятся покинуть родительский дом, безопасное окружение, выстроенное родственниками, и отправиться в ожидающий их широкий мир. Отложенная зрелость позволяет юному мозгу быть гибким и тем самым учиться на опыте,
Последнее слово за сверстниками
Лоуренс Стайнберг из Темпльского университета разрабо- тал видеоигру для проверки того, как подростки оценива- ют относительные риски и удовольствия. Игра предлагает ведение автомобиля по виртуальному городу с максималь- но возможной скоростью. На пути участников ожидает несколько светофоров, и некоторые, стоит к ним прибли- зиться, переключаются на желтый. Это вынуждает участников принимать быстрое решение: терять время и тормозить или сберечь время и проскочить. Стайнберг обнаружил, что, когда подростки играли в одиночку, они проскакивали на желтый не чаще взрослых. Однако если за ними наблюдали приятели, играющие почти вдвое чаще рвались проехать на желтый. Это показывает, какое влияние оказывают сверстники на поведение подростков: те ощущают одобрение ровесников как чрезвычайно приятное и, следовательно, более склонны рисковать, чтобы его заработать.