Действие вместо реакции

«Орган мышления… обладает гибкостью и способностью к самосовершенствованию путем целенаправленной психической тренировки»

.

Ученый понял, что умственная деятельность меняет мозг за счет того, что создает 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

.

В силу крайней интенсивности и узкой специфики деятельности музыкантов их образ жизни должен оказывать значительное воздействие на соответствующие двигательные и осязательные области в коре. Сегодня мы знаем, что это действительно так.

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

Карандашный рисунок Рамона-и-Кахаля. 1899 г.

В отличие от ученых 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 наших сознательных усилий. Для этого им даже не было нужно смотреть в микроскоп. Они каждодневно видели плоды этой работы по самосозиданию в самих себе. Процитируем Сантьяго Рамон-и-Кахаля еще раз:

«Каждый человек может, если он того захочет, стать скульптором своего мозга»

.

Нейропластичность

Способность нервной системы менять свою структуру, обучаясь и приспосабливаясь к миру вокруг, получила название нейропластичность.

Первопроходцем в современном исследовании нейропластичности стала нейробиолог Мэриан Даймонд. Именно с ее экспериментов в 1960-х годах начал стремительно расти снежный ком из данных на тему высокой изменчивости нервных систем. В ходе классического для нейробиологии эксперимента в 1964 году Мэриан Даймонд поместила крыс в среду, которая предоставляла им много возможностей для игры, изучения окружающего мира и взаимодействия с ним

. Обнаружилось, что благоприятные обстоятельства довольно быстро изменили мозг грызунов и на анатомическом, и на функциональном уровне.

После всего лишь 80 дней пребывания на «крысином курорте», оборудованном всеми возможными благами, испытуемые Мэриан расцвели не только внешне, но и внутренне. Игрушки в их клетке менялись ежедневно. Это давало им все новые и новые стимулы активно применять свои когнитивные способности. Как следствие, количество и плотность нервных отростков в мозговой ткани крыс увеличились.

Наибольший рост наблюдался в передней части коры головного мозга – в префронтальной коре, которая имеет определяющее значение для управления вниманием и поведением. Там совокупные изменения достигли 6 %. Сейчас нам также известно, что в подобных стимулирующих обстоятельствах образуется много новых нервных клеток в гиппокампе – в центре нашей кратковременной памяти, где она перезаписывается в долгосрочную.

В следующие годы Мэриан Даймонд в серии экспериментов принялась сравнивать крыс, содержащихся в течение нескольких месяцев в обогащенной среде, с теми, которые помещались в обедненные условия

. То были почти пустые одиночные клетки без возможностей для взаимодействия, обучения и исследования. Разница между анатомией мозга у первых и у вторых оказалась разительной.

Два сценария изменения пирамидального нейрона А. При содержании в обогащенной среде он превращается в варианты B и C с высокой плотностью дендритных отростков. При содержании в обедненной среде он превращается в варианты D, E и даже F. Численность отростков резко сокращается вплоть до полного отмирания дендритного дерева. Рисунок выполнен на основании данных, полученных методом Гольджи

.

У грызунов, что вели активную жизнь и упражняли свою нервную систему, в мозге было больше вспомогательных глиальных клеток. Глиальные клетки защищают нейроны, снабжают их энергией и необходимы для обмена веществ в них. Что особенно важно, наблюдалось повышенное число отростков нервных клеток (дендритов), с помощью которых нейроны связываются друг с другом и получают информацию.

Мозг крыс из обогащенной среды отличался и по ряду иных показателей. Он содержал повышенный объем и плотность нервной ткани в целом. Например, затылочная доля весила на 6,4 % больше, чем у их товарищей из клеток, бедных на стимулы.

Сперва экспериментальные результаты доктора Даймонд были приняты с крайним скептицизмом, поскольку шли вразрез с господствующими представлениями. Однако вскоре многие другие подхватили ее эстафету.

Так, в 1980-х Брюс МакИв подошел к проблеме с несколько иной стороны

. Он поместил в общую клетку две тупайи: одна была доминантным, напористым и пышущим силами грызуном, а другая – низкоранговой и слабой особью. Чтобы лучше понять мизансцену, представьте, что в детстве вас заперли в комнате с самым отвратительным и при этом совершенно непобедимым школьным хулиганом и это соседство продолжалось 24 часа в сутки в течение 28 дней. Слово «стресс» едва ли способно описать всю остроту неприятных переживаний второй тупайи.

Брюс МакИв обнаружил, что месячное пребывание в подобном «психосоциальном аду» вызвало значительное снижение объема нервной ткани в гиппокампе за счет уменьшения числа дендритов. Поскольку гиппокамп ответствен за хранение кратковременной памяти и ее перезапись в долговременную, нужно полагать, это плохо сказалось на умственных возможностях бедного грызуна.

Как стало ясно в следующие десятилетия, провоцирующие сильный стресс или обедненные обстоятельства снижают и количество нервных клеток в гиппокампе, в то время как стимулирующие условия имеют обратный эффект.

Конечно, в работе МакИва речь шла лишь об атрофии дендритов гиппокампа. Тем не менее в сочетании с данными Мэриан Даймонд и в свете множества новых экспериментов, где исследовались изменения в других зонах мозга и в других условиях, к 1990-м годам у нас вырисовалась общая картина.

Пластичность нервных систем стала непреложным научным фактом. Стало ясно и то, что ее масштабы намного больше, чем прежде считалось возможным. К настоящему времени существует уже несколько сотен тысяч работ на эту тему, и каждый год приносит все новые и новые ее примеры изо всех уголков и ниш царства жизни.

Одним из потрясающих открытий последнего времени является феномен обратимой нейропластичности у индийских прыгающих муравьев

. Когда их королева умирает, муравьи-рабочие устраивают между собой состязание за освободившийся трон. Ставки здесь высоки – победительница не просто становится новой маткой, производящей коллективное потомство всей колонии. Ее ждет жизнь в покое, неге, изобилии и под постоянным присмотром сотен муравьиных нянек.

Когда одна из самок одерживает триумфальную победу над соперницами, в ее организме наблюдаются глубокие метаморфозы. Размер ее яичников увеличивается, а вот мозг, напротив, уменьшается на четверть. Новый образ жизни уже не будет ставить перед ней столь сложных задач, как в пору ее бедной рабочей жизни.

Муравьиный мозг также претерпевает сильную реконфигурацию. Старые программы поведения в нервной системе переводятся в режим глубокого сна, а на их место заступают совсем иные навыки и сценарии поведения, соразмерные ждущим ее материнским задачам.

Нечто поразительное происходит в том случае, если в колонии случается дворцовый переворот и самка оказывается низвергнута со своего пьедестала. Не тратя времени на сожаления и с полным принятием столь драматического поворота колеса фортуны, она отращивает себе назад утраченную четверть мозга. После этого она возвращается к исполнению своих былых пролетарских обязанностей. Кто знает, может быть жизнь новоявленной королевы окажется скоротечна, и на следующем состязании поверженной владычице вновь улыбнется удача?

Нечто похожее наблюдается и у лобстеров, обитающих в океанических глубинах, о которых писал психолог Джордан Питерсон

. В их темном мире ведется постоянная и ожесточенная борьба за территорию и пищу, так что каждый участок заселяемого ими дна закреплен за тем или другим вооруженным клешнями феодалом.

Среди лобстеров царит строгая иерархия, определяющая, кому и какая территория принадлежит, кто может получить доступ к пищевым ресурсам и в каком порядке. Изменения в нее вносятся по итогам турниров между этими ракообразными. Когда доминантный альфа-лобстер несколько раз проигрывает в сражении, в его мозг закрадывается закономерное сомнение: а на своем ли я месте в этой жизни, если я так слаб и терплю постыдное поражение уже в который раз?

Если он приходит к выводу, что все-таки не на своем, в его мозге запускается сложный процесс перестройки нейросетей сродни тому, что переживает индийский прыгающий муравей, но в несколько меньших масштабах.

Как пишет Питерсон, мозг лобстера растворяется, и на его месте вырастает новый. Это, конечно, очень большое литературное преувеличение. Однако в результате некоторой реконфигурации нервных клеток из доминантного лобстера он становится лобстером-подчиненным: более покорным, менее уверенным в себе и не желающим вступать в схватки. Специфический жизненный опыт кардинально меняет особенности его поведения и даже анатомию мозга.

Разумеется, все это примеры нейропластичности у животных, которые обладают довольно примитивными нервными системами, если сравнивать их с человеческой. Однако мы вовсе не случайно начали свой неспешный подступ к обсуждению потенциала человеческой изменчивости именно с них.

Зададимся теперь важным вопросом. Если жизненный опыт может так сильно менять мозг и образ поведения не только грызунов, но и насекомых, ракообразных и многих других, то неужели людям не под силу сопоставимые метаморфозы? Неужели мы и правда в плену однозначной биологической инструкции, как в то верили большую часть XX века?

Да, науке известно, что у нас имеются врожденные склонности и особенности – точно так же, как у прочих видов живых существ. Но сейчас очевидно, что если даже в сравнительно простых нервных системах имеются десятки совсем непохожих траекторий развития, то у людей с нашим сложнейшим мозгом на планете этих траекторий заложены многие миллионы.

Зопир был прав, когда назвал Сократа человеком похотливым и умственно отсталым. Таковы были его задатки, и философ тотчас же признал это, будучи человеком прямым и честным. Они были написаны на его лице и властно требовали проявления.

Одновременно внутри Сократа скрывалось целое созвездие иных вариантов личности, в том числе задатки человека добродетельного и мудрого. Без философии, однако, без окрыленного человеческим усилием знания, они бы никогда не одержали верх над более примитивными сторонами его натуры. Таков смысл великой истории, рассказанной Федоном, которая ныне почти совсем стерлась из памяти человечества.

Пластичность человеческого мозга

В природе хорошим показателем того, насколько пластична нервная система существа, является срок созревания его потомства. Чем меньше времени требуется детенышам, 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 саванне, играет и щиплет листья с кустов. С самого момента появления на свет эти создания уже знают и умеют большую часть из всего того, что понадобится им в дальнейшей жизни.

Вместе с тем, в природе существует и другая стратегия. Можно оставить в наследство не столько богатство, сколько секрет, как именно его заработать.

Иными словами, эволюция некоторых животных 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 длительного созревания и высокой нейропластичности. Наши дети рождаются столь беспомощными и нуждаются в столь долгой и интенсивной заботе, поскольку природа вручила им не богатство из знаний и навыков. Она дала им поразительное умение его самостоятельно приумножать.