Текст книги "Мозг: Ваша личная история"

Пластичность во взрослом возрасте

К двадцати пяти годам изменения в мозгу, характерные для детства и подросткового возраста, наконец заканчиваются. Тектонические сдвиги в нашей личности и самосознании завершены, и наш мозг будто бы закончил свое развитие. Ничего подобного: у взрослого человека мозг продолжает меняться. То, чему можно придать форму – с последующим ее сохранением, – мы называем пластичным. Именно это и происходит с мозгом даже во взрослом состоянии: опыт меняет мозг, и эти изменения сохраняются.

Лондонские таксисты добиваются невероятных результатов, выучивая географию города наизусть. После обучения они могут проложить самый короткий (и легальный!) маршрут через огромный мегаполис, не взглянув на карту. Конечный результат такого напряжения ума – видимые изменения мозга.

После сдачи экзамена на знание Лондона гиппокамп лондонских таксистов явно меняет форму – это отражение их улучшившихся навыков ориентирования в пространстве.

Чтобы получить представление, насколько масштабными могут быть эти изменения, рассмотрим конкретную группу мужчин и женщин, которые работают в Лондоне: лондонских таксистов. После четырех лет интенсивного обучения они должны сдать экзамен «Знание города», один из самых сложных тестов памяти, которые только существуют в нашем обществе. Для этого кандидатам необходимо запомнить необычайно разветвленную и непрерывно меняющуюся дорожную сеть Лондона. Это чрезвычайно сложная задача: 320 разных маршрутов по городу, 25 000 отдельных улиц и 20 000 достопримечательностей и мест, куда у пассажира может возникнуть желание зайти, – гостиниц, театров, ресторанов, посольств, полицейских участков, спортивных сооружений и т. д. Как правило, студенты от трех до четырех часов в день тратят на рассказы о воображаемых путешествиях.

Уникальные требования экзамена вызвали интерес группы нейробиологов из Университетского колледжа в Лондоне, которые сканировали мозг нескольких таксистов. В частности, ученых интересовал небольшой отдел мозга под названием гиппокамп, который играет важную роль в памяти, и особенно в пространственной памяти.

Ученые обнаружили видимые отличия в мозгу таксистов: у них задняя часть гиппокапма была больше, чем у испытуемых из контрольной группы, – предположительно этим объясняется их улучшенная пространственная память. Ученые также выяснили, что чем больше стаж таксиста, тем сильнее изменения в этом отделе мозга, то есть это не просто отражение уже существовавших индивидуальных различий у людей, выбравших профессию таксиста, а результат практики.

Исследование водителей такси демонстрирует, что мозг взрослого человека не застывшая структура – он может меняться до такой степени, что эти изменения заметны специалистам.

Изменяться может не только мозг лондонских таксистов. При изучении мозга одного из самых знаменитых людей XX в., Альберта Эйнштейна, тайну его гениальности раскрыть не удалось. Однако ученые обнаружили увеличенный участок мозга, связанный с пальцами левой руки, – он образует гигантскую складку в коре мозга в форме греческой буквы омега, – что связано с менее известным увлечением великого физика, игрой на скрипке. Эта складка образуется у опытных скрипачей, которые интенсивно тренируют пальцы левой руки, добиваясь скорости и точности движений. У пианистов складка в форме буквы омега наблюдается в обоих полушариях, поскольку для игры на фортепьяно требуется виртуозное владение обеими руками.

Альберт Эйнштейн и его мозг. Вид мозга сверху; передняя часть мозга на верхней половине рисунка. Оранжевым закрашен необычно увеличенный участок мозга – до такой степени, что дополнительная ткань образует выпуклость в форме перевернутой греческой буквы омега.

Форма выпуклостей и впадин в человеческом мозгу у всех людей в целом одинакова, однако более мелкие детали отражают индивидуальные различия, указывающие, где вы были и кто вы теперь. Большинство изменений слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, но весь ваш жизненный опыт изменил физическую структуру мозга – от экспрессии генов до расположения молекул и архитектуры нейронов. Семья, культура, друзья, работа, каждый просмотренный фильм, каждый разговор с другим человеком – все это оставило отпечатки в вашей нервной системе. Эти неразличимые, микроскопические отпечатки накапливаются и делают вас таким, какой вы есть, а также ограничивают возможности для будущего развития.

Патологические изменения

Изменения в мозгу отражают то, что мы делали и кем мы являемся. Но что происходит, если изменения вызваны болезнью или травмой? Меняют ли они нас – нашу личность и наше поведение?

1 августа 1966 г. Чарльз Уитмен сел в лифт и поднялся на смотровую площадку башни Техасского университета в Остине. Затем двадцатипятилетний молодой человек открыл беспорядочную стрельбу по людям внизу. 13 человек были убиты и 33 ранены, пока самого Уитмена наконец не застрелила полиция. Когда полицейские пришли к нему домой, обнаружилось, что накануне вечером он убил жену и мать.

Наибольшее удивление вызвал следующий факт: ничто в жизни Чарльза Уитмена не предсказывало этого акта насилия. Молодой мужчина был скаутом первой ступени, работал кассиром в банке и учился на инженера.

Полицейский снимок тела Чарльза Уитмена после того, как в 1966 г. он открыл беспорядочную стрельбу в Техасском университете в Остине. В прощальной записке Уитмен просил провести вскрытие его тела: он подозревал, что в его мозгу что-то не так.

Убив жену и мать, он оставил прощальную записку, в которой были такие слова:

Я не вполне понимаю себя в последнее время. Я вроде бы должен быть обычным разумным и интеллигентным молодым человеком. Однако с недавних пор (я не могу с точностью определить, когда это все началось) меня часто одолевают странные и иррациональные мысли… Пусть после моей смерти проведут аутопсию, чтобы выяснить, нет ли у меня какого-нибудь заболевания.

Просьбу Уитмена выполнили. Проводивший вскрытие патологоанатом сообщил, что у Уитмена была небольшая опухоль мозга. Размером с десятицентовую монету, она давила на отдел мозга, который называется миндалиной и связан с такими чувствами, как агрессия и страх. Это небольшое давление вызвало цепочку реакций в мозгу Уитмена, и в результате он вел себя так, как от него никто не ожидал. Вещество его мозга изменялось, и он изменялся вместе с ним.

Конечно, это экстремальный случай, но и менее драматические изменения в мозгу могут привести к изменению личности. Достаточно вспомнить о наркотиках или алкоголе. Некоторые формы эпилепсии делают людей более религиозными. Болезнь Паркинсона часто приводит к утрате веры в Бога, а лекарственные препараты, применяющиеся для ее лечения, нередко превращают людей в заядлых любителей азартных игр. Но мы меняемся не только под действием болезни или химических веществ: в непрерывную перестройку нейронных сетей, которые определяют нашу личность, вносят вклад и фильмы, которые мы смотрим, и наша профессия. В таком случае кто же мы? И есть ли там вообще кто-нибудь, в самой глубине, в сердцевине?

Неужели я всего лишь сумма моих воспоминаний?

Наш мозг и тело существенно меняются в течение жизни, но обнаружить эти изменения непросто – как движение часовой стрелки в часах. Например, красные клетки крови полностью обновляются каждые четыре месяца, а клетки кожи – каждые несколько недель. Приблизительно за семь лет все атомы вашего тела заменяются другими. В чисто физическом смысле вы полностью обновляетесь. К счастью, существует нечто неизменное, что связывает все эти разные версии вас самих: память. Возможно, именно память служит той связующей нитью, которая делает вас вами. Она составляет основу вашей личности, обеспечивая единое, непрерывное ощущение своего «я».

Но тут нас поджидает одна проблема. Может быть, непрерывность – всего лишь иллюзия? Представьте, что у вас есть возможность пойти в парк и встретить самого себя в разные периоды жизни. Вот вы в возрасте шести лет, а вот подросток, вот вам около тридцати, вот за пятьдесят, а вот перевалило за семьдесят – с начала и до самых последних дней. Предположим, что вы можете сесть рядом и рассказать друг другу одни и те же случаи из своей жизни, сплетая единую нить своей личности.

Но получится ли? Общего у вас – только имя и история, а в остальном все вы разные люди, с разными ценностями и целями. И в ваших воспоминаниях будет меньше совпадений, чем вы ожидали. Ваша память о том, каким вы были в пятнадцать лет, отличается от того, каким вы действительно были в этом возрасте; более того, у вас могут быть разные воспоминания об одних и тех же событиях. Почему? Все дело в свойствах памяти.

Память – это не точная видеозапись события в вашей жизни, а скорее хрупкое состояние мозга, оставшееся с минувших времен, которое должно воскреснуть, чтобы вы вспомнили это событие.

Рассмотрим такой пример: вы пришли в ресторан на день рождения друга. Все происходящее запускает определенные цепочки активности в вашем мозгу. Например, одну из таких цепочек запускает разговор друзей, другую активирует запах кофе, а третью – вкус великолепного пирожного. Еще одна запоминающаяся деталь – палец официанта в вашей чашке, порождающий совсем другую конфигурацию возбужденных нейронов. Все эти цепочки возбуждения связаны между собой в разветвленную ассоциативную сеть нейронов, которую многократно воспроизводит гиппокамп, пока ассоциации не фиксируются. Нейроны, возбуждающиеся одновременно, устанавливают более прочные связи: клетки, возбуждающиеся вместе, соединяются. Получившаяся в результате сеть – уникальный отпечаток события, представляющий собой воспоминание о вечеринке.

Представьте человека, которого можно расщепить на множество копий самого себя в разном возрасте. Будут ли у этих людей одинаковые воспоминания? И если нет, можно ли считать их одной личностью?

Ваша память о событии представлена уникальным созвездием клеток, участвовавших в восприятии различных аспектов этого события.

Теперь представьте, что полгода спустя вы пробуете пирожное, точно такое же, каким вас угощали на дне рождения. Этот ключик может отпереть целую сеть ассоциаций. Первоначальное созвездие клеток возбуждается, словно включаются фонари уличного освещения. И вы вдруг погружаетесь в воспоминания.

Мы не всегда это осознаем, но воспоминания беднее, чем можно было бы ожидать. Вы знаете, что на вечеринке присутствовала супружеская пара, ваши друзья. Он, наверное, был в костюме, потому что всегда носит костюм. А она в голубой блузке. Или в вишневой? А может, в зеленой? Порывшись в памяти, вы обнаружите, что не можете вспомнить, во что были одеты другие гости в переполненном ресторане.

Таким образом, ваша память о дне рождения начала ослабевать. Почему? Во-первых, у вас в мозгу имеется ограниченное количество нейронов, и все они решают несколько задач одновременно. Каждый нейрон в разное время включен в разные сети. Нейроны работают в динамичной матрице меняющихся контактов, и к ним постоянно поступает масса запросов на связь с другими клетками. Таким образом, ваша память о дне рождения загрязнилась, поскольку эти «именинные» нейроны были вынуждены встраиваться в другие сети памяти. Враг памяти – это не время, а другие воспоминания. Каждое новое событие требует образования новых связей среди конечного количества нейронов. Удивительно то, что ослабевшая память не кажется вам ослабевшей. Вы чувствуете или по крайней мере предполагаете, что сохранили полную картину.

Однако ваша память о событии не только ослабевает – она подвержена влиянию. Скажем, за год, прошедший после той вечеринки, ваши друзья расстались. Вспоминая о дне рождения, вы можете обнаружить тревожные признаки. Кажется, он вел себя тише обычного? Или между ними время от времени повисало неловкое молчание? Конечно, полной уверенности у вас нет, поскольку информация в вашей нейронной сети изменяет связанную с ней память. Таким образом, на разных этапах вашей жизни одно и то же событие может выглядеть немного по-разному.

Несовершенство памяти

Податливость памяти становится очевидной благодаря новаторской работе профессора Элизабет Лофтус из Калифорнийского университета в Ирвайне. Она перевернула наше представление о памяти, продемонстрировав, насколько чувствительны к воздействию наши воспоминания.

Лофтус разработала эксперимент, в котором добровольцам предлагали видеосюжеты об автомобильных авариях, а затем задавали ряд вопросов, чтобы выяснить, что они запомнили. Выяснилось, что вопросы, которые им задавали, влияли на полученные ответы. Лофтус объясняет: «Когда я спрашивала, с какой скоростью двигались машины перед тем, как столкнулись, или с какой скоростью двигались машины, когда врезались друг в друга, оценка скорости была разной. Испытуемые полагали, что машины двигались быстрее, когда я использовала глагол «врезались». Заинтересовавшись способностью наводящих вопросов влиять на память, она решила продолжить исследования.

Можно ли сформировать полностью ложные воспоминания? Чтобы это выяснить, Лофтус пригласила нескольких добровольцев, а ее помощники связались с их семьями и получили сведения о событиях из жизни испытуемых. Вооруженные этой информацией, исследователи составили по четыре истории из детства каждого участника эксперимента. Три из них были правдивыми. Четвертая история содержала правдоподобную информацию, но была полностью вымышленной. Четвертая история рассказывала, как испытуемый в детском возрасте потерялся в торговом центре, после чего его нашла добрая старушка, и в конце концов он вернулся к родителям.

В серии интервью испытуемым рассказывали все четыре истории. Не менее четверти участников эксперимента утверждали, что помнят о происшествии в торговом центре, несмотря на то что такого события в их жизни не было. Но это еще не все. Лофтус объясняет: «Они начинали вспоминать подробности. Возможно, они разговаривали с пожилой женщиной, которая их спасла». Со временем ложные воспоминания все больше обрастали деталями: «У старушки была нелепая шляпка», «Я держал в руках любимую игрушку», «Мама так волновалась».

Таким образом, можно не только внедрить в мозг ложные воспоминания – люди с готовностью принимают и украшают их, неосознанно вплетая фантазию в ткань своей личности.

Мы все беззащитны перед такой манипуляцией памятью – даже сама Лофтус. Выяснилось, что, когда Элизабет была ребенком, ее мать утонула в бассейне. Много лет спустя в разговоре с одним из родственников обнаружился удивительный факт: именно Элизабет обнаружила тело матери в бассейне. Новость стала для нее настоящим шоком; она об этом не знала и просто отказывалась в это верить. «Вернувшись домой с того дня рождения, я задумалась: может, так все и было. Я начала вспоминать другие подробности – как приехали спасатели и дали мне кислород. Может, кислород потребовался потому, что я нашла тело и мне стало плохо?» Вскоре она уже представляла свою мать в бассейне.

Но потом позвонил родственник и сказал, что ошибся. Тело нашла вовсе не маленькая Элизабет, а ее тетя. Так Лофтус на себе испытала, что такое ложная память, богатая подробностями и сопровождающаяся глубокими чувствами.

Наше прошлое нельзя считать точной записью, которой мы можем доверять. Скорее это реконструкция событий, иногда граничащая с мифологией. Перебирая воспоминания о прошлом, мы должны помнить, что не все подробности точны. Некоторые взяты из историй, которые люди рассказывают о себе, другие определяются представлениями о том, что случилось. Таким образом, если ставить знак равенства между своим «я» и своими воспоминаниями, то наша личность превращается в какой-то странный, непрерывный и изменчивый рассказ.

Стареющий мозг

В наше время люди живут дольше, чем когда-либо за всю свою историю, и это создает трудности в поддержании здоровья мозга. Нервную ткань атакуют такие недуги, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, изменяя нашу личность.

Но есть и хорошие новости: окружающая среда и поведение, формирующие мозг в юном возрасте, не менее важны и в старости.

В США более 1100 монахинь, монахов и священников из разных религиозных орденов согласились принять участие в уникальном исследовании с целью изучения старения мозга. Одной из главных целей было выявление факторов риска развития болезни Альцгеймера, и поэтому в число участников исследования включили людей старше шестидесяти пяти лет, у которых отсутствовали симптомы и какие-либо видимые признаки заболевания.

Преимущество религиозных орденов заключается не только в наличии стабильной группы, в которой легко проводить ежегодное тестирование, но и в том, что члены этой группы ведут схожий образ жизни, включая питание и материальное положение. Это уменьшает число так называемых «искажающих факторов», или различий, которые имеют место в более широких группах населения, таких как питание, социально-экономическое положение или образование: все они могут влиять на результаты исследования.

Сбор данных начался в 1994 г. До настоящего времени доктор Дэвид Беннет и его коллеги из Университета Раша в Чикаго получили более 350 экземпляров мозга. Каждый из них был тщательно законсервирован и исследован на микроскопические признаки болезней старения. Но это лишь половина исследования: вторая половина состоит из сбора подробных данных о жизни обладателя мозга. Каждый год участники исследования выполняют комплекс тестов, от психологических и когнитивных до измерения медицинских и физических показателей, а также генетических тестов.

Воспоминания о будущем

Первый сильный эпилептический припадок у Генри Молисона случился в день его пятнадцатилетия. Затем припадки становились все чаще. Столкнувшись с перспективой усиления эпилепсии, Генри согласился на экспериментальную операцию – у него удалили среднюю часть височных долей (в том числе гиппокамп) в обоих полушариях мозга. Припадки у Генри прошли, но проявился побочный эффект: всю оставшуюся жизнь у него не формировались новые воспоминания. Но и это еще не все. Генри утратил не только способность формировать новые воспоминания, но и прогнозировать будущее.

Представьте, что завтра вы идете на пляж. Какая картина возникает в вашем мозгу? Сёрферы и замки из песка? Обрушивающиеся на берег волны? Лучи солнца, пробивающиеся сквозь облака? Если бы вы спросили Генри, как он представляет завтрашнюю прогулку, он, скорее всего, ответил бы: «Единственное, что приходит мне в голову, – это синий цвет». Несчастье, приключившееся с Генри Молисоном, проливает свет на механизмы, лежащие в основе памяти: они не просто записывают все, что произошло, но также позволяют делать проекцию в будущее.

Активный образ жизни в пожилом возрасте полезен для мозга.

Когда группа исследователей начинала работу, ученые рассчитывали обнаружить четкую связь между ослаблением когнитивных способностей и тремя заболеваниями, считающимися наиболее распространенными причинами деменции: болезнью Альцгеймера, инсультом и болезнью Паркинсона. Однако выяснилось следующее: наличие мозговой ткани, пораженной болезнью Альцгеймера, не обязательно означает, что этот человек будет сталкиваться с когнитивными проблемами. Некоторые люди жили с обширной патологией, вызванной болезнью Альцгеймера, без какого-либо снижения когнитивных способностей. В чем же дело?

В поисках ответа ученые обратились к массиву собранных данных об участниках исследования. Беннет обнаружил, что снижение когнитивных способностей обусловлено психологическим и практическим факторами. Например, тренировка когнитивных способностей – то есть все, что стимулирует активность мозга, в том числе кроссворды, чтение, управление автомобилем, обучение новым навыкам, обязанности – защищает мозг. Таким же эффектом обладает общественная деятельность, социальные сети, общение, физическая активность.

Сотни монахинь согласились после смерти предоставить свой мозг для исследований. Результаты стали для ученых неожиданностью.

И наоборот, исследователи обнаружили, что негативные психологические факторы, такие как одиночество, тревога, депрессия и склонность к стрессу, способствуют более быстрому угасанию когнитивных способностей. Позитивные черты личности, такие как добросовестность, наличие жизненной цели и неумение сидеть без дела, защищают мозг.

Испытуемые с пораженной болезнью нервной тканью, но без симптомов когнитивного расстройства создали так называемый «когнитивный резерв». По мере повреждения одних участков мозга в работу включались другие, уже подготовленные участки, компенсируя или выполняя утраченные функции. Чем больше мы тренируем когнитивные способности мозга – обычно ставя перед ним трудные и новые задачи, в том числе социальное взаимодействие, тем больше нейронных сетей строят новые пути, позволяющие попасть из точки А в точку Б.

Представьте мозг как инструментальный ящик. Хороший инструментальный ящик будет содержать весь необходимый набор инструментов. Если требуется выкрутить болт, вы возьмете разводной ключ; при отсутствии разводного ключа вы достанете из ящика обычный гаечный ключ, а если нет и его, то воспользуетесь плоскогубцами. То же самое делает тренированный мозг: даже при дегенерации множества путей вследствие болезни он способен находить другие решения.

Исследование мозга монахинь показало, что можно защитить свой мозг и оставаться самим собой на протяжении всей жизни. Тренировка всех инструментов нашего когнитивного инструментального ящика не остановит процесс старения, но позволит его замедлить.