Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга

«У меня возникло чувство отвращения, но в то же время я понимал возбужденное состояние Мэри Джейн, потому что стекла показывали, что в результате инсульта ткани мозга отца получили огромные повреждения и что восстановить сами ткани было совершенно невозможно, даже несмотря на то, что Педро удалось восстановить все функции своего организма. Я был просто ошеломлен. Я потерял дар речи. Я думал: «Вы только посмотрите на все эти повреждения». В эту минуту Мэри Джейн сказала: «Как вам удалось добиться его выздоровления при таких повреждениях?»

Изучив стекла более внимательно, Пол обнаружил, что повреждения затронули, главным образом, ствол головного мозга – участок мозга, наиболее близкий к спинному мозгу, – и что инсульт также разрушил другие важные центры в коре, контролирующие движение. Девяносто семь процентов нервов, идущих от коры больших полушарий к позвоночнику, были уничтожены, и эти катастрофические повреждения стали причиной паралича.

«Я понял, что это означает, что во время занятий отца с Джорджем его мозг каким-то образом полностью реорганизовал сам себя. До этого момента мы не знали, насколько удивительным было выздоровление отца, потому что не имели ни малейшего представления о степени повреждения, так как в те дни не существовало сканирования мозга. В случае выздоровления людей мы склонны в первую очередь предполагать, что повреждения были не очень серьезными. Мэри Джейн хотела, чтобы я стал соавтором работы, которую она написала о случае моего отца. Я не смог этого сделать».

История отца Пола стала полученным из первых рук доказательством того, что даже в случае массивного поражения мозга у пожилых людей может наступить выздоровление. Однако после изучения поражений тканей мозга отца и анализа специальной литературы Пол нашел другие свидетельства, указывающие на то, что мозг способен к самореорганизации для восстановления своих функций после тяжелого инсульта. Он обнаружил, что еще в 1915 году американский психолог Шеперд Айвори Франц сообщал о случаях позднего выздоровления пациентов, которые были парализованы в течение двадцати лет, благодаря стимулирующим мозг упражнениям.

«Соединять что угодно с чем угодно»

Выздоровление немолодого отца Бач-и-Риты подтолкнуло его снова изменить свою карьеру. В возрасте сорока четырех лет он вернулся к занятиям медициной и закончил резидентуру по специальностям «неврология» и «реабилитационная медицина». Он понял, что для выздоровления пациентов их необходимо мотивировать, с помощью упражнений, максимально приближенных к действиям, выполняемым в реальной жизни (как это было с его отцом).

Бач-и-Рита вплотную занялся лечением последствий инсульта, сфокусировав свое внимание на «поздней реабилитации», оказании помощи людям в преодолении серьезных неврологических проблем спустя годы после их возникновения, а также на разработке компьютерных видеоигр, позволяющих обучить людей, перенесших инсульт, снова двигать руками. Кроме того, Пол начал использовать свои знания о пластичности мозга при разработке специальных упражнений для своих пациентов. Традиционный курс реабилитации, как правило, заканчивался через несколько недель, когда процесс улучшения состояния пациента как бы «останавливался», и у врачей пропадала мотивация для продолжения лечения. Однако Бач-и-Рита, основываясь на своих знаниях о восстановлении нервных путей, пришел к убеждению, что эти остановки носят временный характер и являются частью цикла обучения, основанного на пластичности мозга – за фазами обучения следуют периоды закрепления. Хотя очевидного прогресса на этапе закрепления[8 - На этапе закрепления: В настоящее время высказываются предположения, что на этапе закрепления нейроны вырабатывают новые белки и меняют свою структуру. См. E.R. Kandel. 2006. In search of memory. New York: W.W. Norton & Co., 262.] не наблюдается, в этот период происходят внутренние биологические изменения, в ходе которых новые навыки совершенствуются и приобретают автоматический характер.

Бач-и-Рита разработал программу для людей с повреждениями двигательных лицевых нервов. Больные были не способны приводить в действие мышцы лица и, таким образом, не могли закрыть глаза, четко говорить или выражать эмоции, что делало их похожими на роботов. Бач-и-Рита хирургическим путем присоединял один из «лишних» нервов, обычно идущий к языку, к лицевым мышцам пациента. Затем он разработал программу упражнений для мозга, которая обучает «языковой нерв» (а точнее, контролирующий его участок мозга) действовать в качестве лицевого нерва. Пациенты, занимавшиеся по этой программе, научились выражать обычные эмоции на своем лице, говорить и закрывать глаза – еще один пример способности Бач-и-Риты «соединять что угодно с чем угодно».

Сенсорные системы можно перепрограммировать

Через тридцать три года после публикации статьи Бач-и-Риты в журнале Nature ученые, использовавшие маленькую современную версию его тактильно-зрительного аппарата, провели сканирование мозга пациентов и подтвердили, что тактильные ощущения, получаемые ими через язык, действительно обрабатываются в зрительной зоне коры головного мозга.

Все обоснованные сомнения в том, что сенсорные системы можно перепрограммировать, были не так давно отметены в ходе одного из самых удивительных экспериментов в области пластичности мозга, проведенных в наше время. Этот эксперимент включал в себя перепрограммирование путей передачи не осязательной и зрительной информации, как это делал Бач-и-Рита, а слуховой и зрительной. Невролог Мриганка Сур хирургическим путем «перемонтировала» мозг новорожденного хорька в возрасте одного дня. Обычно зрительные нервы идут от глаз к зрительной зоне коры головного мозга, однако Сур перенаправила зрительные нервы хорька от зрительной зоны к слуховой и обнаружила, что после такой операции хорек может видеть. С помощью электродов, имплантированных в мозг животного, Сур доказала: когда оперированный хорек видит, нейроны в зрительной зоне его мозга начинают действовать и обрабатывать зрительную информацию. Слуховая кора, обладающая именно той пластичностью, о которой всегда говорил Бач-и-Рита, преобразовала сама себя и обрела структуру и функции зрительной коры. Хорьки, подвергшиеся этой операции, не имели остроту зрения 20/20: она составляла примерно треть от этого показателя, или 20/60 (не хуже, чем у некоторых людей, пользующихся очками).

Прежде подобные преобразования казались совершенно необъяснимыми. Общеизвестно, что «зрительная зона» (обрабатывающая зрительную информацию) находится у нас в затылочной доле мозга, а в височной доле – «слуховая зона» и т. п. Оказывается, все гораздо сложнее. Области мозга представляют собой пластичные устройства обработки информации, связанные друг с другом и способные воспринять самые разнообразные входящие сигналы.

Черил – не единственный человек, которому помог странный «шлем» Бач-и-Риты. Со времени нашего знакомства команда использовала аппарат для улучшения функции равновесия и хождения еще пятидесяти пациентов. У некоторых из них были такие же повреждения, как у Черил; другие пострадали от травмы мозга, инсульта или болезни Паркинсона.

Значение работы Пола Бач-и-Риты заключается в том, что среди представителей своего поколения ученых он стал первым, который не только пришел к пониманию пластичности мозга, но и применил свои знания на практике для того, чтобы облегчить страдания людей.

Когда у Черил заново развилось вестибулярное чувство – или в мозге слепых людей сформировались новые нейронные проводящие пути, позволяющие им распознавать предметы, перспективу или движение, – то все эти изменения были не загадочными исключениями, а подтверждениями правила: сенсорные зоны коры головного мозга пластичны и способны к адаптации. Когда мозг Черил научился реагировать на искусственный рецептор, заменивший поврежденный, не происходило ничего особенного.

Недавно работа Бач-и-Риты вдохновила когнитивного психолога Энди Кларка на остроумное заявление: «Все мы – прирожденные киборги». Он хотел сказать, что пластичность мозга позволяет нам совершенно естественным образом подключаться к различным устройствам, таким как компьютеры и электронные приборы. Однако наш мозг также способен осуществлять самореструктуризацию в ответ на информацию, поступающую от простейших вспомогательных средств, таких как тросточка слепого человека. В конечном счете пластичность – это свойство мозга, присущее ему с доисторических времен. Наш мозг представляет собой гораздо более открытую систему, чем мы можем предположить; к тому же природа сделала очень многое, чтобы помочь нам в восприятии и понимании окружающего нас мира. Она дала нам мозг, который выживает в постоянно меняющемся мире за счет самоизменения.

Глава 2

Как усовершенствовать свой мозг

Женщина, считавшаяся умственно отсталой, находит способ самоизлечения

*****

Ученые, совершающие важные открытия в области изучения мозга, как правило, личности, обладают выдающимися умственными способностями и работают с теми, чей мозг поврежден. Практически никогда подобные открытия не принадлежат людям, которые сами страдают мозговыми нарушениями, однако существует несколько исключений. Одно из них – Барбара Эрроусмит Янг.

«Асимметричность» – это наиболее подходящее слово для описания проблем Барбары в школьные годы. Барбара родилась в 1951 году в Торонто и выросла в Петерборо, Онтарио. В детском возрасте она проявляла яркие способности в некоторых областях. Так, по результатам проверки, эффективность ее слуховой и зрительной памяти составляла девяносто девять процентов. Лобные доли мозга Барбары были прекрасно развиты, она обладала такими качествами, как целеустремленность и упорство. Однако ее мозг был «асимметричным», а это означало, что эти исключительные способности сосуществовали с отклонениями в развитии.

Асимметричность мозга наложила свой отпечаток на все тело Барбары. Ее мать шутила: «Должно быть, акушерка вытаскивала тебя за правую ногу». Правая нога у Барбары была длиннее левой, из-за чего произошло смещение таза. Она не могла выпрямить правую руку, правая сторона ее тела была больше левой, а левый глаз видел хуже, чем правый. Из-за асимметрии позвоночника у нее был сколиоз.

Барбара сталкивалась с множеством серьезных трудностей в обучении. Область ее мозга, связанная с речью (область Брока), работала неправильно, поэтому у нее были проблемы с произнесением слов. К тому же у Барбары отсутствовала способность к пространственному анализу.

Однажды, когда Барбаре было три года, она решила сыграть в матадора и быка. Она была быком, а роль плаща матадора выполнял автомобиль, стоящий на подъездной дорожке к дому. Она бросилась в атаку, думая, что сможет свернуть в сторону и избежать столкновения, но неправильно оценила расстояние и врезалась в машину, получив рваную рану головы. Ее мать заявила тогда, что удивится, если Барбара проживет еще один год.

Предварительный план в нашей голове

Когда мы хотим изменить положение своего тела в пространстве, то используем пространственное мышление для того, чтобы перед выполнением движения неосознанно представить у себя в голове его воображаемую траекторию. Такое бессознательное планирование движений происходит постоянно, в любых даже самых простых случаях: когда маленький ребенок ползает по полу, дантист сверлит зуб, хоккеист рассчитывает свои действия.

Пространственное мышление также необходимо для составления ментальной карты местоположения окружающих нас вещей. Мы используем этот тип мышления для того, чтобы разложить предметы на рабочем столе или вспомнить, где оставили ключи.

Барбара постоянно все теряла. Из-за проблем с ментальной картой предметы окружающего мира, не попадавшие в ее поле зрения, как бы не учитывались мозгом Барбары. Это превращало ее в «барахольщицу», которой приходилось складывать перед собой в кучу все то, с чем она играла или работала, и держать открытыми шкафы для одежды и кухонные шкафы. Выходя за пределы своего дома, она всегда терялась.

Кроме того, у Барбары была «кинестетическая» проблема. Кинестетическое восприятие позволяет нам определять положение нашего тела или конечностей в пространстве, давая возможность контролировать и координировать движения. Оно также помогает нам узнавать предметы на ощупь. Но Барбара никогда не могла сказать, насколько далеко передвинулись в левую сторону ее руки или ноги. В душе она была живой и непоседливой девочкой, а в жизни – неуклюжим увальнем. Она не способна была удержать в левой руке чашку сока, не пролив его. Она часто спотыкалась или оступалась. Лестницы неизменно таили для нее опасность. У нее также было ослаблено чувство осязания в левой стороне тела, поэтому она была подвержена ушибам. Когда со временем она научилась управлять автомобилем, то его левый борт постоянно был покрыт вмятинами.

У Барбары, кроме всего прочего, были проблемы и со зрением. Ее поле зрения было настолько узким, что, когда она смотрела на страницу с текстом, то могла одновременно видеть только несколько букв.

Символ, логика и причинно-следственные связи

Однако она сталкивалась и с другими, не менее важными проблемами. Из-за того, что та часть мозга Барбары, которая позволяет уловить взаимоотношения между символами, функционировала неправильно, ей было сложно понимать грамматику, математические понятия, логику и причинно-следственные связи[8 - Речь идет о левом полушарии мозга, которое, как известно, «заведует» формальной логикой, причинно-следственными связями и вторичными знаковыми символами (буквы, цифры, тексты и т. п.). Правое полушарие оперирует не столько формальными знаковыми системами, а яркими образами (первичными многозначными символами), поэтому его еще называют «творческим» (правое полушарие доминирует у типичных «левшей», к которым, по-видимому, относится и Барбара). – Прим. ред.]. Она не могла отличить такие словосочетания, как «брат отца» и «отец брата». Интерпретация двойного отрицания была для нее невыполнимой задачей. Она не умела определять время по часам, потому что не могла уловить смысловую связь между стрелками. Она в буквальном смысле не способна была отличить левую руку от правой, и не только из-за отсутствия у нее ментальной пространственной карты, но потому что не понимала отношение между понятиями «право» и «лево». Только благодаря невероятным умственным усилиям и постоянному повторению она научилась связывать символы друг с другом.

Она путала буквы b, d, q и p, читала «кот» как «ток», а также страдала таким видом аграфии[9 - Аграфия – общее наименование для проблем, связанных с трудностями написания текста – функции письма, нарушения почерка. Существует много видов аграфии. – Прим. ред.], как зеркальное письмо, то есть читала и писала справа налево. Она была правшой, но из-за того, что писала справа налево, вся ее работа имела размазанный вид. Учителя считали ее беспокойным ребенком. Из-за присущей ей дислексии[10 - Дислексия – общий термин для проблем, связанных с трудностями чтения. Дислексия, как и аграфия, характерны для типичных «левшей», т. е. людей с доминирующим правым полушарием мозга (в ущерб логическому, «текстовому» левому полушарию). – Прим. ред.] она совершала ошибки при чтении, за которые ей приходилось дорого расплачиваться. Ее братья хранили серную кислоту для химических экспериментов в бутылочке, где раньше были капли для носа. Однажды, решив полечить себя от насморка, Барбара неправильно прочитала этикетку, которую братья наклеили на старую бутылку. Она лежала в постели, а кислота текла ей в носовые пазухи, но она молчала, потому что ей было стыдно сказать матери о еще одной своей неудаче.

Не понимая причинно-следственные связи, Барбара совершала странные с точки зрения социальных норм поступки, потому что не была способна связать свое поведение с его последствиями. Посещая подготовительный класс начальной школы, она не могла понять, почему не может, когда захочет, покинуть свой класс и навестить братьев, которые учились в той же школе. Она могла запомнить математические процедуры, но не понимала математические понятия. Она могла запомнить, что пятью пять будет двадцать пять, но не могла понять, почему. Из-за этого учителя давали ей дополнительные упражнения, и хотя отец часами занимался с ней, все было бесполезно. Мать писала для нее карточки с простыми математическими задачами. Но Барбара не в силах была их понять…

Все попытки коррективного обучения Барбары не затрагивали сути проблемы; они только делали ее решение все более мучительным. Барбара очень хотела добиться успехов в учебе, поэтому в начальной школе она старательно «зубрила» все предметы во время обеденного перерыва и после занятий. В старших классах ее успеваемость была очень неравномерной. Она научилась использовать память для компенсации своих недостатков и, потренировавшись, могла запомнить целые страницы информации. Перед тестами она молилась о том, чтобы они были ориентированы на знание фактов, так как была уверена, что в этом случае сможет получить 100 баллов; если же они предполагали понимание связей, то ее результаты были на уровне детей раннего подросткового возраста.

«Я живу в тумане, а мир вокруг меня не тверже сахарной ваты»

Барбара ничего не понимала в реальном времени; понимание приходило к ней с запозданием после того, как что-то уже произошло. Она проводила долгие часы, анализируя прошлое, чтобы собрать воедино его непонятные фрагменты и сделать их доступными пониманию. Ей приходилось по двадцать раз проигрывать в голове простые разговоры, диалоги из фильмов и тексты песен, потому что к тому времени, когда она добиралась до конца предложения, то уже не могла вспомнить, что было в его начале.

Все это отражалось на ее эмоциональном развитии. Из-за проблем с логическим мышлением во время разговоров с людьми, склонными к многословию, она не могла заметить противоречия в их словах, поэтому никогда не знала, кому из собеседников можно доверять. Ей было сложно заводить друзей, и в определенный период времени у нее никогда не было больше одного друга.

Однако наибольшие мучения ей доставляли постоянные сомнения и неуверенность, которые она испытывала в отношении всего. Она чувствовала, что во всем без исключения есть смысл, но не могла это проверить. Девизом для нее стала фраза – «Я это не понимаю». Она говорила самой себе: «Я живу в тумане, а мир вокруг меня не тверже сахарной ваты». Как многие дети, переживающие серьезные затруднения при обучении, она начала считать себя сумасшедшей.

Барбара росла в те времена, когда люди, подобные ей, не могли получить практически никакой помощи.

«В 1950-е годы в маленьком городке вроде Петерборо никто не говорил о подобных вещах, – рассказывает Барбара. – Тогда считалось, что вы или можете учиться, или нет. В те времена не было никаких преподавателей, занимающихся коррекционным обучением, никаких посещений специалистов-медиков или психологов. Термин «пониженная обучаемость» получил широкое распространение только два десятилетия спустя. Мой первый учитель сказал моим родителям, что у меня наблюдается «психическое торможение» и что я никогда не буду учиться, как другие дети. Все было четко определено. Вы могли быть способным от природы ребенком или обыкновенным, несообразительным или умственно отсталым».

Если вас считали умственно отсталым, то помещали в «коррекционный класс». Однако такой класс не подходил для девочки, обладающей блестящей памятью и способной идеально выполнить словарный тест. Друг детства Барбары Дональд Фрост, впоследствии ставший скульптором, говорит: «Она испытывала невероятное давление в плане учебы. Все члены семьи Янг были очень успешными людьми. Ее отец, Джек, был инженером-электриком и изобретателем. Он, работая в компании Canadian General Electric, оформил тридцать четыре патента на изобретения. Если во время обеда вам удавалось отвлечь внимание Джека от книги, это можно было считать чудом. Мироощущение ее матери, Мэри, можно было выразить двумя фразами – «Вы добьетесь успеха; и тут не может быть никаких сомнений» и «Если вы столкнулись с проблемой, решите ее». Барбара всегда была невероятно отзывчивой, добросердечной и заботливой, она хорошо умела скрывать свои проблемы. Это было ее секретом. В послевоенные годы царила идея всеобщего единства людей, и это означало, что говорить о своих заболеваниях так же неприлично, как жаловаться на свои прыщики».

В надежде разобраться с тем, что с ней происходит, Барбара занялась изучением проблемы детского развития. Она поступила в Университет Гвелфа, но во время обучения снова проявились ее серьезные ментальные несоответствия. К счастью, преподаватели заметили, что она обладает удивительной способностью выявлять невербальные сигналы во время наблюдений за детьми, и попросили ее возглавить проведение лабораторных практикумов. Ей казалось, что произошла какая-то ошибка. Затем ее приняли в аспирантуру в Институте исследований в области образования провинции Онтарио (OISE). Большинству студентов требовалось прочитать научную статью один или два раза, но Барбаре, как правило, приходилось читать ее двадцать раз, а также изучать множество ее источников, чтобы хотя бы уловить ее смысл. Из-за этого она спала не больше четырех часов в день.

Поскольку Барбара проявляла блестящие способности во многих областях и прекрасно разбиралась в вопросах детского развития, ее преподавателям в аспирантуре было сложно поверить в ее проблемы с обучением. Первым, кто это понял, стал Джошуа Кохен, еще один одаренный студент OISE, имевший, как и Барбара, затруднения при обучении. Он руководил небольшой клиникой для детей с пониженной обучаемостью, в которой применялось стандартное лечение на основе «компенсаций», ориентированное на общепринятую теорию того времени: если клетки мозга умирают или перестают развиваться, их восстановление невозможно. В этом случае проблема решается с помощью компенсаций. Люди, имеющие трудности с чтением, слушают аудиокассеты. Тем, кто «тормозит» соображая, дают больше времени на выполнение тестов. Тем, кто не может понять ход рассуждений, предлагают маркировать цветом главные пункты. Джошуа разработал для Барбары специальную программу компенсации, но она посчитала, что ее выполнение требует слишком много времени. Более того, в своей диссертации, основанной на данных исследования детей с пониженной обучаемостью, проходивших лечение на основе компенсаций в клинике OISE, она доказала, что у большинства этих детей не наблюдалось реальных улучшений. К тому же у нее самой было такое количество нарушений, что сложно было бы найти здоровые функции, способные их компенсировать. Учитывая, каких успехов она смогла добиться в развитии собственной памяти, она сказала Джошуа, что, по ее мнению, должен быть иной способ улучшения ее состояния.

То, с чего надо было начинать эту книгу

Однажды Джошуа предложил Барбаре познакомиться с некоторыми книгами советского психолога Александра Лурии[11 - Александр Романович Лурия (1902–1977) – знаменитый отечественный психолог – один из немногих наших крупных психологов-теоретиков и практиков, хорошо известных на Западе. Александр Романович доказал пластические возможности «высших психических функций» еще в 40-х годах XX в. Во время Великой Отечественной войны он с группой коллег занимался реабилитацией раненых с серьезными повреждениями мозга (контузиями и черепно-мозговыми травмами). Тогда наши психологи добивались поразительных результатов: парализованные и совершенно безнадежные люди начинали нормально двигаться, ходить и говорить. Лурия с сотрудниками, в отличие от Бач-и-Риты, не «открывал Америку» заново, он действовал не вслепую. Полученные им практические результаты были вполне ожидаемыми! Они соответствовали известным у нас с 30-х годов (!) теоретическим разработкам, свидетельствующим о пластичности мозговых и психологических функций (работы физиологов Н. А. Бернштейна, П. К. Анохина, гениального отечественного психолога Л. С. Выготского, фундаментальные труды по психологии С. Л. Рубинштейна, А. Н. Леонтьева и др.), и лишь подтвердили отечественные психологические концепции на практике. – Прим. ред.], которые сам Джошуа читал. Она энергично взялась за их изучение, перечитывая сложные места бесчисленное количество раз. Больше всего ее заинтересовал один из разделов в книге Лурии «Основные проблемы нейролингвистики», рассказывающий о людях, перенесших инсульт или получивших ранения, у которых были проблемы с грамматикой, логикой и ориентацией во времени по часам.

Александр Лурия родился в 1902 году. Он вырос в революционной России и жил там до конца своих дней. В молодости он всерьез интересовался психоанализом, переписывался с Фрейдом и предложил свой вариант психоаналитического метода «свободные ассоциации» (человек говорит все, что приходит ему на ум, в ответ на образ, который называет психолог). В те годы Лурия ставил перед собой цель разработать объективные методы психологии. Уже в двадцатилетнем возрасте он изобрел прототип детектора лжи. С наступлением эпохи сталинизма психоанализ стал неугодной наукой… Затем Лурия поступил в медицинский институт.

Однако он не перестал заниматься психологией[12 - Здесь пропущены самые главные аспекты научной биографии А. Р. Лурии: его тесное сотрудничество с Л. С. Выготским, их совместные экспериментальные и теоретические разработки и собственные теоретические труды Лурии: теория системной динамической (т. е. пластической) локализации высших психических функций), которые и позволили ему стать общепризнанным основателем нейропсихологии. – Прим. ред.]. Ему удалось перекинуть теоретический мостик из психологии в неврологию и нейрофизиологию. Таким образом А. Р. Лурия стал основателем совершенно нового направления в мировой психологии – нейропсихологии[13 - Нейропсихология – отрасль психологии на стыке с психофизиологией и неврологией. Изучает мозговые механизмы высших психологических процессов (речь, мышление, восприятие, внимание, память) на материале поражений мозга и возможности их восстановления. – Прим. ред.].

* * *