Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока - Станислас Деан

Немаловажную роль в закрытии сензитивного периода играют и другие факторы. Например, белок под названием Lynx1 нейтрализует действие ацетилхолина. В итоге ацетилхолин, который обычно сигнализирует о событиях, представляющих интерес, и усиливает синаптическую пластичность, теряет свое влияние на сети зрелых нейронов. Некоторые исследователи пытались восстановить пластичность, воздействуя на Lynx1 либо генетически, либо фармакологически, с помощью механизмов ацетилхолина, и добились весьма многообещающих успехов в экспериментах на животных.

Другой способ восстановить пластичность состоит в деполяризации нейронов и их приближении к порогу возбуждения с помощью электрического тока143. В результате возбудимая сеть легче активируется и легче поддается модификациям. Эта новая терапия – источник больших надежд для пациентов с тяжелой депрессией: иногда слабых разрядов тока, подаваемых через кожу головы, оказывается достаточно, чтобы вернуть их на правильный путь.

Но почему нервная система вообще ограничивает пластичность? Почему после завершения сензитивного периода дальнейшие изменения в системах мозга становятся невозможны? В этом должен быть некий эволюционный смысл. Моделирование нейронных сетей показывает, что нейроны низших уровней зрительной иерархии быстро приобретают простые и воспроизводимые рецептивные поля – например, детекторы контура. Вполне вероятно, что дальнейшее их обновление и совершенствование бесполезно: этот тип детектора и так близок к оптимальному. Кроме того, изменение организации низших сенсорных областей – фундамента, на котором зиждется все восприятие, – может привести к хаосу в областях более высокого уровня. С этой точки зрения спустя несколько месяцев разумно оставить эти сенсорные нейроны в покое. Возможно, именно поэтому эволюция обеспечила нас механизмами, блокирующими дальнейшие изменения в сенсорных областях на более ранней стадии развития, чем в высших ассоциативных областях.

Хорошая новость заключается в следующем: поскольку со временем наши нейронные сети «застывают», стабильный, бессознательный синаптический след того, что мы усвоили в детстве, сохраняется на всю жизнь. Даже если позже эти ранние приобретения устаревают (например, за счет новых знаний), они навечно остаются запечатленными в самой ткани головного мозга. Замечательный пример – дети, которым приходится учить второй родной язык. Во второй половине XX века Корея была одной из стран, в которых массово прибегали к международному усыновлению. В течение сорока лет (с 1958 года) было усыновлено почти 180 тысяч корейских детей, подавляющее большинство которых (около 130 тысяч) попали в другие страны (более 10 тысяч – во Францию). В парижском исследовательском центре мы с Кристофом Паллье обследовали двадцать из них (уже во взрослом возрасте). Прибыв во Францию в возрасте от пяти до девяти лет, наши испытуемые практически не помнили родной страны (за исключением нескольких обонятельных воспоминаний, главным образом связанных с запахами пищи). Сканирование показало, что их мозг ведет себя так же, как мозг ребенка, родившегося во Франции144: речевые области в левом полушарии активно реагировали на французские предложения и совсем не реагировали на корейские (во всяком случае, не больше, чем на любой другой неизвестный язык, скажем, японский). Казалось, что на лексическом и синтаксическом уровнях новый язык полностью вытеснил старый.

И все же… с помощью более совершенного подхода другая группа исследователей обнаружила, что усыновленные дети все еще хранят – в самой глубине своего кортекса – дремлющий след звуковых паттернов родного языка145. В эксперименте приняли участие дети в возрасте от девяти до семнадцати лет, которые прожили в Китае всего один год, а затем попали в Канаду. Ученые поставили перед ними трудную задачу: различить тоны китайского языка. Томография головного мозга показала, что если коренные канадцы, незнакомые с китайским языком, не воспринимали эти звуки как речь и обрабатывали их как мелодию в правом полушарии, то китайско-канадские приемные дети, как и коренные китайцы, обрабатывали их в фонологической области левого полушария, так называемой planum temporale, или височной плоскости. Судя по всему, эта система нейронов «запоминает» родной язык в первый год жизни и никогда полностью не меняется.

Ранний опыт может оказать сильнейшее влияние на формирование нервных связей в нашем мозге. Сова может приспособиться к ношению стеклянных призм, но только в молодом возрасте. Слуховые нейроны, которые определяют местоположение объектов, полагаясь на крошечную интерауральную задержку (разницу во времени поступления звука в правое и левое ухо), приспосабливаются к зрительным сигналам. Некоторые аксоны смещаются примерно на полмиллиметра. Два набора связей – нормальный и смещенный – сохраняются на протяжении всей жизни совы.

И это не единственный пример. Я уже объяснял, как ленивый глаз может привести к перманентным нарушениям в зрительной системе ребенка, если не решить проблему в самом раннем возрасте. Этолог и нейрофизиолог Эрик Кнудсен изучил это явление на животной модели. В рамках эксперимента он надел нескольким молодым совам призматические очки, которые смещали все поле зрения примерно на двадцать градусов вправо, и с их помощью провел детальные исследования нервных механизмов сензитивного периода146. Как оказалось, только те совы, которые носили призмы в юности, сумели приспособиться к необычным сенсорным сигналам: их слуховые реакции подстроились под сетчатку, и птицы смогли охотиться, опираясь на синхронизированные сигналы слуха и ночного видения. Совам постарше, напротив, не удалось привыкнуть к призмам даже спустя несколько недель. Интересно, что птицы, обученные в юности, сохраняли перманентный нейронный след этого раннего опыта до самой смерти. После обучения одни аксоны слуховых нейронов в нижнем холмике четверохолмия сохранили свое нормальное положение, тогда как другие переориентировались с учетом новой зрительной карты. Всякий раз, когда призмы снимали или, наоборот, снова надевали, совы быстро перестраивались, сдвигая слуховое поле на двадцать градусов. Подобно parfait билингву, птицы без труда переключались с одного langue[24] на другой. Их мозг вел перманентную запись двух наборов параметров и позволял им менять конфигурацию в одно мгновение – точно так же, как мозг китайских детей в Канаде, хранивший след звуков родного языка.

У нашего вида раннее научение – будь то игра на фортепиано, развитие бинокулярного зрения или овладение речью – тоже оставляет перманентный след. Став взрослыми, мы быстрее распознаем слова, которые впервые услышали в детстве, скажем, «бутылочка», «папа» или «подгузник». Ранняя синаптическая пластичность навсегда запечатлела их в нашей памяти147. Ювенильная кора осваивает языки почти без усилий и хранит эти знания в перманентной геометрии аксонов и дендритов.

Повышенная пластичность мозга в первые несколько лет жизни означает, что обучение ребенка следует начинать как можно раньше. Раннее детство – очень чувствительный период, в течение которого нейронные сети трансформируются легче всего. Хотя позже снижение синаптической пластичности делает научение труднее, не будем забывать: именно постепенная фиксация нейронных связей позволяет нашему мозгу сохранять стабильный след всего, что мы усвоили в детстве. Эти перманентные синаптические метки в конечном счете и определяют, кто мы есть.