Чистый лист. Природа человека. Кто и почему отказывается признавать ее сегодня - Стивен Пинкер

* * *

Чем же на самом деле занят мозг, когда в нем происходят изменения, которые мы называем пластичностью? Один из комментаторов назвал это «мозговым эквивалентом Христа, превращающего воду в вино», и, следовательно, опровержением любой теории, предполагающей, что части мозга специализируются в процессе эволюции53. Те же, кто не верит в чудеса, настроены скептически. Нервная ткань — не волшебная субстанция, способная принимать любую форму, а механизм, подчиняющийся причинно-следственным связям. Если мы посмотрим на выдающиеся примеры пластичности поближе, то увидим, что в этих изменениях нет никаких чудес. В каждом случае измененная кора не делает ничего кардинально отличного от того, что она делает обычно.

Большинство демонстраций пластичности представляют собой преобразование карты первичной сенсорной коры. Область мозга, отвечавшая за ампутированный или парализованный палец, может использоваться соседним пальцем, или же область мозга, отвечающая за палец, который постоянно стимулируется, расширяет свои границы за счет соседей. Способность мозга заново оценивать входные сигналы примечательна, но способ обработки информации фундаментально при этом не меняется: кора, которая отвечает теперь за другую часть тела, по-прежнему обрабатывает такие же данные: например, о поверхности кожи или об углах сочленений. И представление числа или части зрительного поля не может расти до бесконечности, неважно, с какой силой оно стимулируется, — этому помешает сложная сеть нейронных связей в мозге54.

Как расценивать использование зрительной коры для обработки шрифта Брайля у слепых людей? На первый взгляд это выглядит как настоящее превращение. Но может быть, это и не так. Еще не описано случая, чтобы любая способность заняла любую свободную зону коры. Чтение по Брайлю может использовать анатомию зрительной коры тем же способом, каким это делает зрение.

Нейроанатомы уже давно знают, что волокон, несущих информацию в зрительные зоны коры от прочих областей мозга, не меньше, чем волокон, передающих информацию от глаз55. Эти иерархические связи выполняют несколько функций. Они направляют внимание на какую-то часть зрительного поля, или координируют зрение с другими ощущениями, или группируют пиксели по областям, или формируют психические образы (визуализацию вещей в уме)56. Слепые люди могут просто использовать эти вшитые по умолчанию иерархические связи для того, чтобы читать шрифт Брайля. Возможно, они «представляют» последовательности точек, когда ощущают их, подобно тому как человек с завязанными глазами воображает объекты, которые он держит в руках, — хотя, конечно, гораздо быстрее. (Предыдущие исследования установили, что и у слепых людей есть психические представления — возможно, даже зрительные образы, — содержащие пространственную информацию57.) Зрительная кора отлично подходит для выполнения операций, необходимых для чтения шрифта Брайля. Глаза зрячего человека сканируют обстановку, передавая детали в центральную ямку сетчатки, обладающую высокой разрешающей способностью. Это очень похоже на перемещение пальцев вдоль линии Брайля и передачу мелких деталей с помощью высокой разрешающей способности кожи на их кончиках. Так что зрительная система у слепых людей может функционировать почти так же, как и у зрячих, несмотря на отсутствие сигнала от глаз. Годы тренировки в воспроизведении образов мира, ощущаемого пальцами, и внимание к деталям шрифта Брайля учат зрительную кору максимально использовать врожденно запрограммированные сигналы, поступающие от других частей мозга.

Так же и в случае с глухотой: один из органов чувств берет контроль над подходящими нейронными цепями, а не просто переезжает на свободную территорию. Лаура Петитто и ее коллеги обнаружили, что глухие люди используют верхнюю извилину височной доли (область рядом с первичной слуховой корой), чтобы распознавать элементы языка жестов, так же как и слышащие используют ее, чтобы обрабатывать звуки разговорной речи. Они обнаружили, что глухие используют латеральную префронтальную кору для извлечения жестов из памяти, как и слышащие используют ее для припоминания слов58. И это не удивительно. Лингвистам давно известно, что структура языка жестов очень похожа на структуру обычной речи. Там есть слова, грамматика и даже фонологические правила, с помощью которых из бессмысленных жестов составляются осмысленные знаки, подобно тому как правила разговорной речи комбинируют бессмысленные звуки в осмысленные слова59. Более того, отчасти модульный характер имеет и разговорная речь: представления для слов и правил могут быть отделены от систем ввода-вывода, которые соединяют их с ушами и ртом. Простейшая интерпретация, предложенная Петитто и ее коллегами: зоны коры, используемые теми, кто говорит на языке жестов, изначально предназначены не для речи как таковой, а для языка (слов и правил) и выполняют те же функции, что и у слышащих людей.

Позвольте мне теперь обратиться к самому поразительному примеру пластичности: к «перемонтированным» хорькам, чьи глаза были связаны со слуховыми зонами таламуса и коры, что заставило эти зоны работать, подобно зрительным. Но даже и здесь вода не превращалась в вино. Сур и его коллеги обратили внимание на то, что перенаправленный сигнал изменил не существующие в слуховой коре связи, а только силу синаптических связей. В результате они обнаружили множество различий между переоснащенной слуховой корой и нормальной зрительной60. Репрезентация зрительного поля в слуховой коре была более нечеткой и дезорганизованной, поскольку эти ткани предназначены для слухового, а не для зрительного анализа. Карта зрительного поля, например, была более четкой в направлении справа налево, чем в направлении вверх-вниз. Это потому, что направление право-лево отображалось на оси слуховой коры, которая у нормальных животных отображает различные звуковые частоты и поэтому получает от внутреннего уха сигналы, четко организованные по высоте звука. Но направление верх-низ представлено на перпендикулярной оси слуховой коры, которая обычно получает большое количество сигналов одинаковой частоты. Сур также заметил, что связи между первичной слуховой корой и другими слуховыми зонами мозга (эквивалент диаграммы связей в зрительной системе) не изменялись из-за поступления новых сигналов.

Так что вид сигнала может настроить часть сенсорной коры так, чтобы она была способна обрабатывать эти сигналы, но только в пределах уже существующих между нейронами связей. Сур предположил, что слуховая кора хорьков вообще оказалась способной обрабатывать визуальную информацию, потому что определенные виды обработки информации, вероятно, полезно выполнять непосредственно на входе сенсорных сигналов, неважно — зрительных, слуховых или тактильных:

С этой точки зрения одна из функций сенсорного таламуса или коры — выполнять определенные стереотипные операции над входными сигналами, независимо от их модальности (зрение, слух или осязание); конкретный тип сенсорного сигнала, разумеется, обеспечивает основную информацию, которая передается и обрабатывается… Если нормальная организация основных слуховых структур не изменена зрительными сигналами или, по крайней мере, не изменена значительно, мы можем ожидать, что некоторые операции, подобные операциям обработки зрительных сигналов, которые мы наблюдали у прооперированных хорьков, будут выполняться также и в слуховых проводящих путях нормальных животных. Другими словами, животные со зрительными сигналами, направленными в слуховые проводящие пути, заставляют нас по-новому взглянуть на некоторые операции, которые в нормальном состоянии должны выполняться в слуховом таламусе и коре61.