Онтогенез. От клетки до человека - Джейми Дейвис

Такая способность мозга к перестройке нейронных соединений предоставляет в его распоряжение механизм, позволяющий устанавливать надежные связи между ассоциированными сигналами и совмещать входящие сигналов, совпадающие во внешнем мире. Таким образом, синхронизированные нейроны образуют устойчивые связи.

Механизм обучения по Хеббу, основанный на формировании ассоциаций между разными нейронными сигналами, и перестройка нейронных связей, направленная на укрепление этих ассоциаций, явно играют роль как в улучшении обработки сенсорной информации, так и в ускорении простейших типов обучения (например, при выработке условного рефлекса). Может показаться, что от этого далеко до таких проявлений разума, как анализ экономической ситуации, сложение любовных стихов или планирование нейробиологических исследований. Могут ли столь сложные вещи основываться на таких простеньких клеточных механизмах? Этого мы не знаем, но есть основания полагать, что они играют существенную роль. Большинство высших функций разума основано на ассоциациях между объектами, местами, идеями, воспоминаниями и множеством других вещей, а система Хебба и другие подобные системы – это мощный механизм ассоциативного обучения.

Пример умственной способности, в значительной мере опирающейся на ассоциации, – это способность к изучению языков. Суть большинства языков в том, что произносимые звуки или письменные знаки, используемые для обозначения чего-либо, являются случайными и, как правило, не имеют никакого отношения к природе обозначаемого. Встречаются звукоподражательные слова (они обычно используются для передачи издаваемых животными звуков, например «кря-кря» или «му»), но их немного. Однако роза, как ее ни назови – rhosyn, ruusu, роза, tăng, 玫 瑰, – пахнет одинаково приятно. Таким образом, понимание языка отчасти зависит от образования устойчивых нейронных связей между реальными объектами (местами и т. д.) и словами. В принципе это похоже на образование прочных нейронных связей между звоном колокольчика и кормлением у собак Павлова, а значит, при овладении языком могут использоваться аналогичные механизмы стабилизации или элиминации синапсов. Даже если отвлечься от языка, наше повседневное понимание мира в значительной степени основано на ассоциациях: между лицом и именем человека и воспоминанием о добром поступке, между местом и возможностью купить букет роз, между движением ноги и безопасной остановкой автомобиля. Недавние исследования показали четкую взаимосвязь между развитием областей мозга, важных для ассоциативного обучения, и занятиями, которые предполагают запоминание огромного количества географической информации, как, например, работа лондонского таксиста. Это еще один пример того, как мозг перестраивается в ответ на изменения окружающей среды, но на этот раз речь идет не просто о зрении или слухе, а о высших функциях мозга.

Вполне возможно, что разум и сознание далеко не исчерпываются хеббовскими синапсами и перестройкой нейронных связей. Тем не менее эти аспекты развития нервной системы, которые мы уже более или менее понимаем, являются принципиально важной предпосылкой для возникновения разума. Это еще один пример того, что построение тела зависит от налаживания связей между клетками в соответствии с сигналами, которые они получают. Гены, задействованные при создании головного мозга, не содержат информацию о его окончательном строении – в системе, структура которой должна меняться в зависимости от результатов обучения, такой подход был бы обречен на провал. Вместо этого конкретные белки, кодируемые этими генами, образуют механизмы, которые укрепляют, ослабляют или разрушают связи в зависимости от степени совпадения поступающих и исходящих сигналов. Постоянно сравнивая выходящие сигналы с входящими, эти системы совершенствуют мозг, меняя способы ассоциации сигналов и переводя результаты обучения в трехмерную структуру меняющихся нейронных сетей.

Эти открытия (замечу, что многие из них уже далеко не новы) могли бы существенно снизить накал споров об относительном влиянии природы и воспитания, которые так любят вести поклонники генетики с социологами-любителями. Одни утверждают, что умственные способности обусловлены генетически, другие – что они складываются под воздействием окружающей среды. Из того, о чем шла речь в этой главе, следует, что практически во всех существенных случаях гены и окружающая среда работают вместе: белки, кодируемые генами, создают нейронные «машины», а связи в этих машинах образуются под воздействием окружающей среды. И гены, несущие опасные мутации, и неблагоприятная среда ведут к умственной неполноценности. «Хорошие» гены позволяют создать в процессе развития такой мозг, в котором потенциально сформируется здоровый разум, но этот потенциал будет реализован только в том случае, если стимулы окружающей среды, получаемые в детстве, позволят создать правильные нейронные связи. Для таких социальных животных, как человек, это означает не простые визуальные и слуховые стимулы, но и богатство языка, общения, игры и любви. Теперь мы знаем (не предполагаем на основе каких-то конкретных политических позиций, а действительно знаем, основываясь на таких беспристрастных доказательствах, как изображения, полученные в ходе МРТ-сканирования мозга), что мозг детей, которые часто подвергаются сильной вербальной агрессии и плохому отношению, развивается с физическими отличиями от мозга детей, которые росли в более благополучной среде.[267],[268] То же касается детей, подвергающихся физическому (частые телесные наказания)[269] или сексуальному насилию,[270] причем в каждом случае затрагиваются разные отделы мозга. МРТ-снимки мозга детей с отклонениями – страшная иллюстрация к словам писательницы Берил Бейнбридж: «Все можно перерасти, кроме детства».

В Венеции, в Галерее Академии, что на южном берегу Большого канала, хранится один из ярчайших символов Возрождения – рисунок «витрувианского человека» работы Леонардо да Винчи. На нем изображена обнаженная мужская фигура. И ноги и руки фигуры показаны в двух положениях: ноги вместе или немного расставлены, руки вытянуты в стороны параллельно земле или вытянуты и приподняты до уровня макушки. Тело вписано в окружность с центром в пупке, а также в квадрат, сторона которого соответствует росту человека (рис. 74).