Текст книги "Преломление. Наука видеть иначе"

Глава 3. Как понять органы чувств

У нас нет доступа к настоящей реальности, потому что информация, которую мозг получает через органы чувств, сама по себе не имеет смысла. И что же делать, чтобы научиться видеть по-другому? Как же эта правда о восприятии приведет нас… а не станет препятствием на пути… к значительным изменениям образа мышления? Прежде всего необходимо понять, что у нас под рукой оказывается не просто информация. Значение есть у всего, что мы воспринимаем. Скорее мозг, взаимодействуя с окружающей средой, строит значение на основании тех сведений, к которым у него есть доступ… то есть на основании прошлого опыта.

В 1992 году появился на свет Бен Андервуд (в калифорнийском городе Сакраменто). У него обнаружили ретинобластому – редкую форму рака, поражающую сетчатку глаза. Это заболевание чаще встречается у детей на одном глазу, но у Бена пострадали оба. Без лечения болезнь прогрессирует очень быстро, и вскоре врачам пришлось удалить мальчику один глаз, а затем и второй. В три года он стал абсолютно слепым. Его мать, Акванетта Гордон, очень отчетливо помнит то тяжелое время, но говорит, что уже тогда знала: с сыном все будет хорошо. В своем детстве она была знакома со слепым мальчиком. Впоследствии он стал совсем беспомощным, потому что люди слишком усердно помогали ему. «У Бена должно было быть детство, – вспоминает она, – я и хотела, чтобы он получил все, что мог иметь такой ребенок, чего бы ему это ни стоило. Я была в нем абсолютно уверена». Она заставляла его учиться прыгать вверх и вниз по ступенькам и делать другие сложные упражнения на ориентирование в пространстве, которые иногда не получались. Но, как и следовало ожидать, к четырем годам Бен начал адаптироваться благодаря… умению щелкать языком[38]38
  Aquanetta Gordon, phone conversation, December 17, 2014.


[Закрыть].

Бен издавал специфический щелчок с помощью языка и нёба. Он щелкал в спальне, гостиной, кухне и даже в ванной. «Бывало, приходил в ванную комнату и прислушивался к звуку от раковины, мусорного ведра, душевой занавески, от всего», – говорит Аква. Она всячески поощряла такое поведение сына, понимая, что это его новый способ «видеть» мир. «Щелкай языком, малыш, – говорила я ему, – не важно, что ты делаешь, щелкай языком. С моей стороны было нечестно объяснять ему, чего он не видел, потому что оказался без глаз». Сам Бен был, вероятно, слишком мал, чтобы понять природу своих действий. Просто его мозг таким образом инстинктивно реагировал на новый невидимый мир вокруг. Он интуитивно пробовал так поступать и научился интерпретировать звук щелчков, отражающийся от окружающих предметов. Позже Бен назвал этот новый способ восприятия «наглядным отображением».

Звук, который мальчик издавал с помощью языка, позволял воспринимать окружающий мир на слух, и к тому моменту, когда он пошел в детский сад, Бен мог уверенно ориентироваться на местности (что, видимо, требовало немало храбрости). Он мог отличить маленькую машину от припаркованного грузовика, а однажды узнал соседку, которая шла по тротуару за пять домов от него, по специфическому звуку шагов в сандалиях.

Конечно, этот чудной метод Бена ориентироваться в пространстве, используя акустику, уже несколько миллионов лет существует в природе как результат эволюции: называется он эхолокация. Именно с его помощью двигаются летучие мыши. Способность Бена «видеть» по-другому позволила ему справиться с проблемой потери зрения и жить как самый обычный мальчик.

Удивительно, но он гонял на велосипеде по окрестностям, играл в баскетбол и тетербол[39]39
  Тетербол – игра в мяч, висящий на веревке, конец которой закреплен на верхушке высокого шеста. Цель – закрутить мяч вокруг шеста в сторону соперника. Играть могут два или четыре человека.


[Закрыть] и даже выигрывал у брата в видеоигры, потому что понимал значение того или иного звука. Были у него и проблемы, и это касалось не только легких травм, которые он иногда получал. Это оказались отношения с окружающими. В отличие от его матери, школьная администрация не хотела, чтобы он лазил по лестницам на детской площадке, а психолог вообще пришла в ярость, когда он отказался пользоваться тростью. Но мальчик уже справился со своей слепотой, поэтому эти трудности были для него незначительными.

Бен умер от рака в 16 лет, но его короткая жизнь была полна невероятных возможностей, и у него была относительная свобода, к которой он мог стремиться. Он извлекал огромное количество сведений из бессмысленной информации. История Бена свидетельствует, как человек может приспособиться к определенным условиям, и, конечно, это инновационная идея. То, что мальчик стал применять эхолокацию, показывает, как меняется мозг. Получается, с точки зрения нейрофизиологии, его опыт не удивителен (хотя, безусловно, исключителен), но доказывает, что и мы можем физически изменить свой мозг… Не вопреки своей, по существу, удаленной от реальности природе, а благодаря ей. Бен нашел ответ на важный вопрос: «Что же дальше?»… потому что для него это было критически важно. Ему было необходимо это сделать, если он хотел жить обычной жизнью, и мальчик развивал свой мозг с этой целью. Вместо того чтобы перестать действовать из-за отсутствия важного органа чувств, Бен нашел новый способ воспринимать окружающую действительность… по собственной инициативе.

Вот почему метод проб и ошибок, действия и противодействия (обратная связь)… то есть цикл ответных реакций… можно считать главным для восприятия. При взаимодействии с миром в нашем мозге происходит запись возникающих в опыте ответных реакций, которая и составляет нейронную структуру мозга. Эта структура и возникающее благодаря ей восприятие и есть наша реальность. Если коротко, наш мозг – это история и кое-что еще… физическое воплощение прошлого (индивидуального, культурного и эволюционного) с возможностью адаптации к новому «будущему прошлому».

А вот как это работает на клеточном уровне. Нейроны, или клетки мозга, а также триллионы связей между ними образуют нейронную сеть – потрясающей сложности структуру, которая служит «головным офисом», обеспечивающим и поддерживающим… будем надеяться… бесперебойную работу главного предприятия, то есть вас. Все сенсорные рецепторы получают информацию, которую вы им даете, и затем передают ее или отправляют обратно, во все нужные места. Внутри каждого нейрона также имеется сложная сеть, состоящая из липидов, разнообразных белков[40]40
  Белки в клетке выполняют множество важных функций: участвуют в создании структуры клетки, служат своеобразными воротами для транспорта разных веществ в клетку и из нее; есть сигнальные белки, которые обеспечивают иммунитет, и ферменты, которые во много раз ускоряют протекающие в клетке процессы синтеза. Прим. науч. ред.


[Закрыть] и нуклеиновых кислот[41]41
  В клетке два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая находится в ядре, служит для хранения и передачи наследственной информации, и рибонуклеиновые кислоты, которые служат для снятия копий с участков ДНК, изменению этих матриц в соответствии с актуальной ситуацией (так называемый сплайсинг, вырезание лишних кусочков матрицы и соединение нужных фрагментов) и синтеза белков на их основе. Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Каждый раз, когда вы сталкиваетесь с новой информацией, внутренняя нейронная сеть меняется в зависимости от времени поступления, частоты или срока действия новых данных. Это, в свою очередь, влияет на состав всех частей клетки и в конечном счете – на существующую физическую и физиологическую структуру нейрона. Поскольку нейроны и постоянно развивающаяся структура их сетей – основа, базируясь на которой вы принимаете решения относительно вашего места в мире, этот процесс формирует вас.

Мозг воплощает опыт, приобретенный за все время человеческого существования, начиная с прошлого тысячелетия и заканчивая прошедшей секундой, от успехов и неудач предков до наших текущих. Поскольку прошлое обусловливает физическое строение мозга, оно точно так же определяет, как вы будете думать или вести себя сейчас и в будущем. По сути, чем больше вы взаимодействуете с миром, тем богаче запас реакций, с помощью которых вы правильнее отреагируете в той или иной ситуации. Это еще один способ сказать: быть активным не просто важно – жизненно необходимо с точки зрения нейрофизиологии. Мы не сторонние наблюдатели мира, который зависит от наших «значимых характеристик»: как и водоворот, нас определяют взаимодействия с миром. Нас определяет среда. Именно так мозг получает смысл из бессмысленного.

Когда я говорю про мозг, то совет быть активным, а не пассивным, не прописная истина, хотя наверняка звучит избито. Изменяя свой мозг физически, вы напрямую влияете на все типы восприятия, которыми можете воспользоваться. Это инновация на клеточном уровне, ведущая к переменам уже на стадии планируемых действий и возникающих идей. Вы приспосабливаете себя на «аппаратном» уровне, а это помогает адаптироваться и заставить мозг и тело владеть своей средой.

Чтобы понять суть активного и пассивного участия, рассмотрим классический эксперимент, который я назвал «Котята в корзине»[42]42
  Richard Held and Alan Hein, “Movement-Produced Stimulation in the Development of Visually Guided Behavior,” Journal of Comparative and Physiological Psychology 56 (1953): 872–876.


[Закрыть]. Его провели в 1963 году два профессора из Брандейского университета Ричард Хелд и Алан Хейн. Исследование открыло настолько серьезный эффект, что в экспериментальной психологии стал популярным сокращенный термин «хелденхейн» (Held & Hein) – комбинация фамилий исследователей[43]43
  Richard Held, Society for Neuroscience online archive, дата просмотра – 19 декабря 2014, http://www.sfn.org/~/media/SfN/Documents/TheHistoryofNeuroscience/Volume%206/c5.ashx.


[Закрыть]. Ученых интересовало, каким образом взаимодействие мозга с окружающей средой во время развития влияет на пространственные навыки восприятия и координации. Эксперимент нельзя было проводить на людях, поэтому, полагаясь на предыдущие разработки, они использовали котят.

Исследование началось с краткого периода лишения котят света. С самого рождения двадцать котят держали в темноте, но через пару недель Хелд и Хейн стали выпускать их на свет на три часа. Малышей сажали в своеобразную крутящуюся карусель по двое, но с принципиальной разницей. Несмотря на то что оба котенка были в одной карусели, один из них двигался свободно, а второй сидел в корзине и не мог шевелиться, но при этом он видел все, что происходило. Когда котенок А (активный) делал какое-то движение, оно заставляло двигаться котенка П (пассивного). Так продолжалось сессия за сессией, и мозг детенышей получал один и тот же зрительный опыт, равно как и двигательный, – оба совершали одни и те же движения в пространстве. Однако их мозг по-разному взаимодействовал с дивным новым миром зрительных ощущений.

Котенок А двигался на своих лапках и чувствовал все, что с ним происходило во время движения, когда он подходил к бортику вертушки. Он то подходил ближе, то отходил от «зрительного обрыва» – дна открытого пространства, над которым стоял. У этого котенка наблюдался зрачковый рефлекс – сокращение зрачка, когда ученые светили ему в глаза лучом фонарика. Он поднимал голову и следовал за движениями рук. Короче говоря, котенок А знакомился с окружающим миром точно так же, как это делает любой детеныш или ребенок. Он был активным участником изучения пространства с помощью зрения и постигал визуальные значения окружающих предметов. В то время как котенок П беспомощно и безучастно качался из стороны в сторону в корзинке, видя все, но ничего при этом не делая. Таким образом, приобретенный опыт второго малыша – с более ограниченной историей попыток и ошибок – был намного беднее, чем первого. Он не мог понять смысла своих ощущений и увидеть важность получения информации опытным путем, ее ценность и значение с точки зрения поведения.

После того как эксперимент с каруселью закончился, Хелд и Хейн протестировали реакции котят: результаты отличались разительно. Котенок А пользовался лапами, чтобы занять какое-то положение, моргал, когда предметы приближались, избегал видимых обрывов. Котенок П, наоборот, когда его ставили на лапы, вел себя неуклюже, не моргал. У него не был развит инстинкт, заставляющий обходить обрыв. У малыша A развились все необходимые навыки для успешного существования в своей среде, он научился реагировать на окружающий мир, взаимодействуя с ним методом проб и ошибок. Детеныш П, напротив, ничего этого не умел, он был, по сути, слепым. Различие сводилось к тому, что один из них активно взаимодействовал с неоднозначным и ограниченным количеством информации, а другой – пассивно, и мозг их из-за этого сформировался по-разному.

У этой истории счастливый конец: после эксперимента котят отпустили свободно бегать, и через 48 часов активной жизни в освещенном пространстве второй котенок так же развил координацию и научился хорошо ориентироваться на местности. Его мозг быстро создал необходимую историю действий, которой он был лишен, сидя в корзине. Примерно то же самое происходит с людьми после операции по удалению катаракты.

Эксперимент Хелда и Хейна «Котенок в корзине» объясняет, как именно Бену Андервуду – мальчику «Летучая мышь» – удавалось жить незаурядной жизнью. Он показывает два пути, которые были у Бена: 1) позволить слепоте взять верх и стать для него, по сути, той самой корзиной, в которой он был бы отрезан от внешнего мира, как котенок П; 2) начать активно взаимодействовать с миром, используя все остальные чувства, и тем самым изменить свой мозг, развив пригодные (и удивительно нестандартные) возможности восприятия. Довольно скоро Бен выбрал второй вариант, и это решение для многих из нас не очевидно. Он упрямо, изо всех сил, пытался охватить океан невиданной информации, окружающей его со всех сторон и не имеющей для него никакого смысла, даже несмотря на то – или потому – что у него было на один орган восприятия меньше, чем у большинства из нас.

Люди-эхолокаторы, такие как Бен Андервуд (их все больше, и они даже проводят обучающие семинары по всему миру), постигают значение посредством того, что работает или не работает, но на самом деле ничем не отличаются от меня, вас или кого бы то ни было. Точно так же, как и мы, они не способны точно осознавать реальность. Вместо этого они воспринимают действительность так, чтобы она стала пригодной для жизни (или нет).

У нас есть представления о реальности, основанные на опыте; они формируют мозг, поэтому мы все как те котята: трогаем лапой прошлый опыт, основанный на восприятии, и он позволяет понять настоящее. У каждого есть выбор: жадно контактировать с миром… или нет. Так происходит потому, что мы приспособились адаптироваться, снова и снова переосмысливая обычные вещи. С самого первого дня все представители нашего вида (да и других) приспосабливаются. Мозг просто ищет способы выжить. Некоторые из них банальны (найти еду, съесть ее), другие крайне изобретательны (использовать уши, чтобы видеть). Именно поэтому настолько важна активная вовлеченность: таким образом вы получаете доступ к неврологическому ресурсу – основе для вас и ваших особенностей. И этим путем вовлеченность может привести к новшествам восприятия, физически базирующимся в мозге, – конечно, если вы знаете, как ее использовать. Такое практическое экспериментирование и есть самый современный подход к нейронной инженерии.

В течение десяти лет научно-исследовательская группа из Оснабрюкского университета в Германии, занимающаяся восприятием магнитных воздействий, исследует «взаимодействие новых механизмов восприятия с использованием современного устройства для увеличения диапазона восприятия, которое проектирует направление магнитного севера на пояс обладателя» – так участники проекта описывают его на своем сайте. Вероятно, текст звучит как скрытая реклама новомодной секс-игрушки, но это совершенно не так (по крайней мере, пока не так, потому что вибротактильная стимуляция все-таки присутствует). Это описание пояса feelSpace – экспериментального устройства, расширяющего границы человеческого восприятия и поведения.

В пояс встроен компас, который вибрирует с той стороны, где находится магнитный север, и таким способом расширяет для владельца диапазон чувств, позволяя ориентироваться на местности. (Помните, как птицы используют магнитные поля для ориентирования? С этим поясом вы как бы приобретаете способность пернатых.) В исследовании этой группы 2014 года участникам нужно было семь недель носить feelSpace весь день, снимая только на ночь или во время длительной неподвижности[44]44
  Peter König et al., “The Experience of New Sensorimotor Contingencies by Sensory Augmentation,” Conscious and Cognition 28 (2014): 47–63.


[Закрыть]. Они носили его постоянно в течение дня: на ходу, на работе, когда вели машину, ели, гуляли на природе, проводили время с друзьями и с семьей – всегда. Исследование призвано было изучить сенсомоторные нештатные возможности, выявить теоретические законы, управляющие действиями и связанными с ними спектрами входящих ощущений. «Это стало предметом одного из наших первых экспериментов, – говорит Питер Кёниг, руководитель научно-исследовательской группы в Оснабрюке, – и для меня это были очень веселые времена»[45]45
  Peter König, Skype conversation, December 14, 2014.


[Закрыть]. Результаты опытов команды под руководством Кёнига опубликованы с восклицательным знаком, подтверждая врожденную способность мозга адаптироваться. У людей, которые носили пояс, обнаружились значительные изменения в их пространственном восприятии. Они стали чувствовать, где какая сторона света, и улучшили «глобальную субъективную ориентацию на местности» (понимание собственного положения). Но чтобы ярко представить себе, каково это – носить пояс feelSpace, лучше почитать отзывы участников, одновременно очень практичные и лирические. «Информация, которую я получал благодаря поясу, значительно улучшила мою когнитивную карту. Например, есть такие места, в которых я думал, что представляю, где север, но из-за пояса эта картина изменилась». «Теперь мои внутренние карты были построены заново, и количество их сильно возросло. Отсюда, в 300 км от дома, я могу указать, где он, а еще представить, и причем не только линейно, а с высоты птичьего полета, как на местности расположены автострады». «Пространство стало шире и глубже. Из-за присутствия в голове предметов и ориентиров на местности, которых я не вижу, мое восприятие разворачивается намного дальше поля зрения. Раньше это была виртуальная схема. А теперь я ее чувствую». «Все чаще я понимаю, как расположены комнаты или другие места относительно друг друга, хотя раньше мне это было неведомо». «Есть много мест, где север стал отличительной особенностью».

В дополнение к пространственному восприятию у участников исследования изменились манера перемещаться и ориентироваться на местности. Снова их опыт говорит сам за себя: «Я буквально стал чувствовать себя куда менее сбитым с толку». «Сегодня вышел из поезда и сразу понял, куда нужно идти». «С поясом вам не нужно думать, есть ли поворот там, куда вам надо: вы просто чувствуете это!» Интересно, что были даже такие участники, у кого ношение пояса вызывало определенные чувства и эмоции (испытуемые, которых контролировали не с помощью пояса, редко говорили о своих эмоциях). Эти люди испытывали радость от использования feelSpace, им было любопытно, а также спокойно (в отличие от беспокойства тех, кто пояса не носил). Хотя одновременно это устройство их немало раздражало: кому понравится иметь на талии постоянно вибрирующий предмет! И все же, несмотря на восхищенные отзывы участников эксперимента, Кёниг объясняет, что им было сложно выразить словами свои ощущения от ношения пояса. Часто их приводил в замешательство факт, что слов, которые им были нужны, просто не существовало. «Я полагаю, – говорит Кёниг, – если поехать в глухую альпийскую деревню и снабдить поясом сотню жителей, у них изменится язык. Я почти уверен в этом».

У пояса feelSpace есть огромный потенциал стать очень важным устройством и найти практическое применение. Он может облегчать исследование совсем неизвестной местности (пустыни или Марса), а для слепых стать заменой эхолокации и помочь лучше ориентироваться в окружающем пространстве. Но общие выводы, которые можно сделать из опыта его ношения, впечатляют куда сильнее всего остального: это пример того, как на деле работает способность видеть мир по-другому. Я говорю не о подходе футурологов или трансгуманистов[46]46
  Трансгуманизм – философская концепция и международное движение, поддерживающие использование достижений науки и технологии для улучшения умственных и физических возможностей человека с целью устранения страданий, болезней, старения и смерти.


[Закрыть], что через 50 лет мы все будем носить feelSpace и другие девайсы, которые способны изменить тела, сделав из нас суперлюдей. Меня впечатляет другое: благодаря поясу мы понимаем, на что и вы, и я способны без него прямо сейчас.

Работы группы под руководством Кёнига показывают, что мы можем расширить спектр нашего восприятия, а значит, и поведенческих реакций, «играя» с возможностями нейронной модели мозга[47]47
  Nagel et al., “Beyond Sensory Substitution – Learning the Sixth Sense,” Journal of Neural Engineering 2 (2005): 13–26.


[Закрыть]. Чтобы это произошло, мозг участников исследования должен был физиологически измениться менее чем за два месяца. Они начали взаимодействовать с окружающим миром иначе и создали новый метод анализа информации. Как сказал об этом Кёниг, «ваш мозг достаточно велик, чтобы вы могли научиться чему угодно. Можно научиться шестому чувству, седьмому, восьмому, девятому или десятому. Единственное лимитирование – время, необходимое на тренировку этих чувств. Но в целом ваши возможности не ограничены». Продолжается ли эффект ношения пояса после снятия? Когда возникает этот вопрос, Кёниг всегда смеется: «Память о том, как это происходило, восприятие – отвлеченные понятия. Но я чувствую, что моя способность ориентироваться в пространстве изменилась. Некоторый эффект сохраняется. Очень сложно сказать, насколько он мал или велик, но постоянный. Для демонстрации на публике я надел пояс два года спустя, и ощущение было как от встречи со старым приятелем, когда вы начинаете очень быстро говорить, чтобы рассказать друг другу все новости. Поэтому можно сказать, что какие-то схемы сохраняются; даже если они не перманентные, все равно могут быть легко активированы».

Пока люди носили пояс feelSpace (и воспринимали окружающий мир с его помощью), они все равно не соприкасались с реальностью. При этом легко приспособились к новому способу обрабатывать информацию. Все, что делали, было не больше и не меньше обычного: получали смысл из того, что воспринимали органами чувств. Но для этого не нужен никакой пояс, изготовленный в лабораторных условиях, или другой прибор. Повседневная жизнь, дома и на работе, дает огромное количество возможностей, чтобы понимать смысл. Эволюция заложена в голове.

Мы одновременно продукты, демонстраторы и создатели эволюции, потому что она не только процесс, но и встроенная в нас способность к развитию. Это как справочник по эволюции, написанный в ее процессе. По сути, мозг – это воплощение истории развития среды, а не просто накопленный человечеством опыт. И мы, и все живое, которое нас окружает, развивается в одной среде, и у всех общее прошлое. В то же время мы формируем часть среды, в которой развиваемся, и при этом… меняем ее. Птицы, дельфины, львы – мы представляем собой мозг в теле, тело в мире, и у нас одна цель: выжить (а в случае современных людей еще и преуспеть!). И в этом суть: необходимое условие для выживания (и процветания) – обновление.

В ходе эволюции мы приспособились постоянно переосмысливать привычные вещи. В нас встроены механизмы, позволяющие адаптироваться, они делают одно и то же, но в разные временные рамки, практикуя метод проб и ошибок. Эволюция – один вид временных рамок, самый долгий период. Это своего рода бегун на длинные дистанции в соревнованиях по приспособлению или изменению. Она занимает огромный промежуток времени, в течение которого одни виды исчезают, а другие успешно развиваются.

Очень хорошая иллюстрация работы эволюции в животном мире – многочисленные виды рыб, обитающие в глубине океана. Они привыкли выживать в полной темноте. Их единственный источник освещения – биолюминесценция (свет, который вырабатывают живые организмы, обладающие специфическим свечением). У них есть только один рецептор света, поскольку эволюция… или любой другой способ развития новых качеств, которые имеют смысл… предполагает не только приобретение полезных свойств, но и отмирание бесполезных – как, например, большего, чем нужно для жизни, количества рецепторов. Но чем выше, ближе к водной поверхности, тем больше солнечных лучей проникает под воду и тем больше световых рецепторов у рыб. Причем они ориентированы на голубой цвет. Вверху обитают организмы с самым сложным зрением; как раз здесь, на мелководье, и водится наш старый приятель рак-богомол. Нейронная система отражает постепенную эффективную адаптацию.

Сложное устройство среды обитания компенсируется уровнем развития органов восприятия.

Пусть эволюция – длительный период проб и ошибок, но какие еще существуют временные интервалы? Вспомните про эксперимент с поясом feelSpace и бесконечное количество других примеров перцептивной деятельности с разной интенсивностью: например, как мы учимся играть в Angry Birds, водить автомобиль или различать тонкие вкусовые оттенки вин. Приобретение этих навыков демонстрирует, как мозг приспособился адаптироваться, но за более короткий период. Это обучение.

Каждую минуту и даже каждую секунду вы учитесь что-то делать и при этом строите краткосрочное индивидуальное прошлое того, что работает или не работает. При этом такая короткая история может изменить мозг, потому что четко влияет на поведенческие реакции (как у вас получалось первый раз играть на компьютере в Angry Birds и как сейчас?). Однако более серьезные физиологические изменения происходят в других временных рамках, где период роста играет главную роль: это развитие.

В знаменитом эксперименте с корзиной Хелда и Хейна котята находились на очень важной жизненной стадии роста, поэтому их способность или неспособность адаптироваться привела к такой сильной разнице. Но изменения в мозге, связанные с развитием, не могли возникнуть на ранних этапах развития, так как существуют и другие «критические периоды». По сути, определенные участки коры головного мозга могут изменяться на протяжении всей жизни. Например, было доказано, что у людей, которые ежедневно говорят на двух языках, гораздо позже начинается деменция[48]48
  Brian T. Gold et al., “Lifelong Bilingualism Maintains Neural Efficiency for Cognitive Control in Aging,” The Journal of Neuroscience 33 (2013): 387–396.


[Закрыть].

Поскольку я исследую развитие нейронов, мне понятно, что это происходит всю жизнь.

Работа нейробиолога Дейла Первса – яркое доказательство этого. Дейл (которого мне посчастливилось называть учителем и в работе, и в жизни) – великий ученый, за десятилетия работы он сделал много полезного для развития нейрофизиологии. Первс основал одну из самых крупных кафедр нейробиологии (в Университете Дьюка) и был там же директором Центра когнитивистики. Он изучал пластичность мозга в развитии, но не только относительно его самого, но и касательно мышц. Большинство его ранних исследований посвящены изучению нервно-мышечных соединений – там «встречаются» нервная система и мышечная. Одним из крупнейших достижений Дейла было исследование, показавшее, что это соединение, в сущности, – своего рода «многолюдные свидания» для нервных и мышечных клеток, в которых последним, не нашедшим свою пару среди нервных клеток, указывают на дверь. Если говорить серьезно, без метафор, то происходит следующее: создание механики тела – дело настолько тяжелое и сложное биологически, в котором задействовано такое огромное количество генетической информации, что ваш мозг просто не знает, где расположить каждую клетку, не говоря уже об их соединениях. Поэтому он подходит к вопросу с практической точки зрения и говорит: «Отлично, мы до какой-то степени знаем, что хотим отправить эти нервы к этой мышце, а другие нервы – к другой мышце, но не можем знать точно, чем все это обернется. Мы только возьмем пучок мышц и пучок нервов, и пусть они иннервируют (то есть мышцы снабжаются нервами). Останется много неиспользованных, да, но они что-нибудь придумают»[49]49
  Dale Purves, Body and Brain: A Trophic Theory of Neural Connection (Harvard College: Harvard University Press, 1988).


[Закрыть].

Нервно-мышечные соединения действительно «придумывают», что делать с большим количеством таких же клеток. Поскольку их слишком много, они автоматически выбирают друг друга и удаляют, потому что организм устраивает соревнования за нейротрофные факторы – белки, ответственные за питание и поддержание нейронов. Цель – иметь одну нервную клетку для одного мышечного действия, поэтому мышцы отбирают их, как бы говоря: «Ну что, я смогу обеспечить пищей только одну из вас, и та, которая ее получит, останется активной». Или, возвращаясь к сравнению с играми одиночек: если вы теряете шанс найти пару, уходите. Это, конечно, очень похоже на то, как у глубоководных рыб исчезают лишние световые рецепторы, а удаление лишних нервных клеток действует как ускоренный и сведенный до местных масштабов процесс эволюции. Как только количество сокращается до одной нервной клетки, иннервирующей одно мышечное волокно, происходит другой необходимый процесс – рост. Одинарные нервные волокна начинают ветвиться, создавая все больше связей на одной и той же клетке. Чем активнее нервная клетка, тем больше у нее ответвлений, обеспечивающих еще более точный контроль мышечного волокна, которое она иннервирует.

Исследования Первса, равно как и многие другие работы, очень помогли мне в собственных экспериментах, потому что заставили задуматься: подобен ли процесс в нервно-мышечных соединениях аналогичным действиям в мозге? Может ли похожий протокол автоматического выбора и сокращения количества… за которым следует рост, зависящий от активности… руководить нервной системой, пунктом управления, где мы и выполняем мыслительную деятельность? Я сосредоточил исследования на изучении коры головного мозга и таламуса у мышей на поздней зачаточной стадии и получил ответ: категорически «да».

Кора головного мозга – это внешняя его часть, где находится серое вещество. Именно оно содержит ткани, которые отвечают за сознание, отсюда же контролируются мышечная активность и сенсорное восприятие. У мышей эта область отвечает за «мышление» немного в другом масштабе по сравнению с человеком (а в некоторых случаях – в тех же объемах и даже выше, когда, например, речь идет об обонянии или других определенных способностях). Таламус – это скопление нейронов, находящееся глубже в головном мозге, расположенное одновременно в обоих полушариях. Он играет ключевую роль в сенсорном восприятии и служит самым верным приближенным помощником высокопоставленного управляющего, то есть коры головного мозга. Однако в ходе лабораторных экспериментов на мышах мы с Дэвидом Прайсом обнаружили, что их отношения намного более важны. Кора головного мозга и таламус представляют одно из наименее распространенных явлений внутри этого органа – любовный роман.

Планируя изучить пластичность мозга, я взял клетки и из коры, и из таламуса. Я обнаружил, что на ранней стадии развития клетки могут выживать по отдельности, потому что отношения между этими двумя областями еще прочно не устоялись и не стали важными… клетки еще не узнали друг друга. Так было потому, что они на самом деле еще не сформировали общие связи. Но позже, по ходу развития, когда я отделял от них клетки уже после соединения, это повлекло за собой «разбитые сердца»: по отдельности и клетки коры, и клетки таламуса увяли и погибли.

С ранней стадии развития до поздней клетки коры и таламуса приспосабливались: по сути, «влюбились» друг в друга и уже не могли жить поодиночке (как и многие пары в обычной жизни: у одних отношения серьезные, у других – нет). Гораздо интереснее, что эта созависимость начинается ровно в тот момент, когда они образуют связи. И когда я брал клетки таламуса за три дня до их «встречи» с клетками коры и держал по отдельности, через три дня они начинали умирать, пока я не начал добавлять стимуляторы роста, которые выделяются из коры, – вещества, необходимые для роста клеток. Другими словами, их «любовь» была предопределена. Это означает, что такие отношения меняются в процессе развития, и эти два отдела мозга становятся зависимыми друг от друга и сживаются. Каждый полагается на другого, чтобы получить по максимуму факторов роста. Итак, если работа Первса показала, что нервно-мышечное соединение – это «сваха», простая и надежная, то отношения коры головного мозга и таламуса на нейронном уровне – пример всепоглощающей любви, где одна сторона не может существовать без другой[50]50
  David J. Price and R. Beau Lotto, “Influences of the Thalamus on the Survival of Subplate and Cortical Plate Cells in Cultured Embryonic Mouse Brain,” The Journal of Neuroscience 16 (1996): 3247–3255.


[Закрыть].