Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга - Дэвид Иглмен

Конечно, значение термина «пластичный» можно расширить и подтянуть к понятию непрерывного изменения, так что я буду кое-где употреблять его, чтобы сохранить привязку к научной литературе, на которую буду ссылаться7. Но, думается, уже прошли времена, когда чудеса отливки пластика завораживали нас. Нынешняя наша цель — понять, как работает живая система мозга, и для этого я ввожу термин, на мой взгляд, лучше всего отражающий суть: «живая связь». Как мы вскоре убедимся, невозможно рассматривать мозг как объект, разделимый на материальное «железо» (хардвер) и неосязаемые «программы» (софтвер). Вместо хардвера-софтвера обратимся к понятию «живой компонент системы» (по терминологии айтишников — лайфвер, имеется в виду тот, кто оперирует хардвером и софтвером), поскольку оно поможет нам постичь суть этой системы — динамичной, адаптивной и жадной до информации.

* * *

Вернувшись к случаю Мэтью, вы оцените мощные способности мозга к реконфигурации самого себя. После удаления одного полушария Мэтью утратил способность ходить, говорить и к тому же страдал недержанием мочи. Словом, случилось именно то, чего больше всего боялись его несчастные родители.

А потом, благодаря ежедневным сеансам физиотерапии и занятиям с логопедом, мальчик начал заново учиться говорить. Восстановление навыка речи происходило медленно и в такой же последовательности, как в раннем детстве: сначала ребенок научился произносить одно слово, затем два, потом говорить короткими фразами.

Тремя месяцами позже Мэтью практически восстановился — в том смысле, что его уровень развития стал полностью соответствовать возрасту.

Сейчас, через много лет, Мэтью недостаточно хорошо пользуется правой рукой и слегка прихрамывает8. А в остальном ведет нормальную жизнь, и по нему почти не скажешь, что на его долю выпало столь тяжкое испытание. У него превосходная долговременная память. Он проучился три семестра в колледже. Правда, из-за трудностей с правой рукой не успевал записывать лекции, поэтому с учебой пришлось расстаться, зато устроился на работу в ресторан. Мэтью отвечает на телефонные звонки, заботливо обслуживает посетителей, подает блюда и берется за все, что ему поручают. Окружающие и не подозревают, что у него только половинка мозга. Как выражается Валери, «кто не знает, никогда и не заподозрит».

Как это возможно, что хирургическое удаление такой крупной части мозга никак себя не проявляет? А вот как: оставшаяся часть динамически перемонтировала свои нейронные связи, чтобы взять на себя функции отсутствующего полушария. Первоначальные схемы нейронной сети приспосабливались, чтобы помещаться в меньшем пространстве и сосредоточивать в себе все функции нормальной жизни, располагая лишь половиной прежнего «оборудования». Из смартфона нельзя выкинуть половину электронной начинки и рассчитывать, что он по-прежнему будет посылать и принимать звонки, ибо хардвер — штука тонкая и уязвимая. Лайфверу все нипочем, он прочный и стойкий.

* * *

В 1596 году фламандский картограф Авраам Ортелий как-то разглядывал карту мира, и вдруг его озарило: контуры обеих Америк и Африки со стороны Атлантического океана удивительно подходили друг к другу, как фрагменты пазла. Их явно можно было совместить, хотя картограф не имел представления, какая сила могла разъединить их, растащив в стороны. В 1921 году немецкий геофизик Альфред Вегенер выдвинул гипотезу материкового дрейфа: вопреки представлениям, что материки неподвижны и их взаимное расположение незыблемо, они, судя по всему, дрейфуют, словно исполинские кувшинки. Дрейф материков происходит микроскопическими темпами (примерно теми же, какими у вас растут ногти), но если бы мы сумели снять фильм продолжительностью в миллионы лет, то увидели бы материковую сушу как часть динамической текучей системы, которая меняется, повинуясь законам распределения тепла и давления.

Подобно земному шару, мозг тоже представляет собой динамическую текучую систему. Но каким законам она подчиняется? Число научных статей о нейропластичности перевалило за сотни тысяч. Но и сегодня, взирая на эту таинственную розоватую самонастраивающуюся материю, мы не знаем всеобщих основ, которые подсказали бы нам, почему и как мозг творит свои чудеса. Данная книга в целом обрисовывает эти основы, что позволит нам лучше понять, кто мы, как стали такими и куда идем.

Раз уж мы переключились на образ мышления в категориях живой нейронной сети, следует признать, что нынешние машины с жестко заданной конструкцией безнадежно бесполезны для нас в будущем. В самом деле, традиционное проектирование машин и механизмов предполагает тщательную проработку всех важных конструктивных элементов. Автостроительная компания, например, при модернизации ходовой части автомобиля долгие месяцы проектирует двигатель, который бы в точности отвечал новым параметрам. А теперь представьте, что вы спроектировали автомобилю новый кузов по собственному усмотрению, а двигатель самостоятельно, без вашего участия, под этот кузов подстраивается. Как мы увидим далее, стоит нам понять принципы построения живой нейронной сети, и мы обратим себе на пользу гений Матери-природы при создании новых машин, которые сами гибко определят, какой быть схеме их соединений, посредством самооптимизации под характер вводных данных и обучения на накопленном опыте.

Самое волнующее в жизни — не то, кто мы есть сейчас, а трепетное ожидание новой личности, которая постоянно подспудно вызревает в нас. Так и колдовство мозга кроется не в его элементах, а в том, как эти элементы каждый миг по-новому свиваются-перевиваются, образуя динамичную, наэлектризованную живую ткань.

Даже несколько страничек, которые вы сейчас прочитали, и те изменили ваш мозг: заполняющие их печатные символы стронули лавину из миллионов микроперемен в бескрайних лесах ваших нейронных связей, вылепив новую личность, чуточку отличную от той, какой вы были в начале главы.

Как вырастить хороший мозг

Мозг является в мир не чистым листом — он приходит уже экипированным под определенные ожидания. Возьмем, например, цыпленка: вылупившись из яйца, он уже через несколько минут ковыляет на маленьких, неверных пока ножках и даже умеет неуклюже бегать, а если что, может и затаиться. Среда обитания не позволяет цыпленку потратить месяцы на выработку навыков передвижения.

Точно так же и младенцы приходят в мир, уже располагая набором предустановленных программ. Возьмем хотя бы тот факт, что мы уже при рождении оборудованы всем необходимым, чтобы научиться говорить. Или что, глядя на показывающего язык взрослого, младенец способен проделать то же самое, хотя это и требует изощренной способности переводить зрительные впечатления в моторный акт1. Или что волокнам глазного нерва не надо учиться находить свои цели в глубинах мозга; они просто следуют подсказкам сигнальных молекул[7] и попадают куда следует — и так происходит всякий раз. За эти жесткие схемы можно сказать спасибо нашим генам. Но генетически обусловленных связей для создания таких схем недостаточно, особенно у человека. Система организована очень сложно, а генов не так уж много. Даже если учитывать «перетасовки, нарезки и склейки»[8], которые делают возможным появление множества разновидностей одного и того же гена, число нейронов и нейронных связей во много раз превышает число генных сочетаний.