Текст книги "Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям"

Правило № 3. Мозг каждого человека имеет различную электропроводимость нейронов

Интересно проанализировать неудачи Майкла Джордана в спорте, не правда ли?

В 1994 году лучший в мире баскетболист, признанный телевизионным спортивным каналом ESPN лучшим спортсменом XX века, принял решение выйти из игры и заняться бейсболом. Участие Джордана в одном сезоне не увенчалось успехом: его результат (20,2) стал самым низким по сравнению с результатами постоянных игроков лиги в тот год. Вдобавок он допустил одиннадцать ошибок, играя на удаленном участке поля, что также стало худшим результатом в лиге. Джордан показал настолько плохую игру, что не смог пройти квалификацию даже в запасной состав Низшей лиги. Хотя кажется абсурдным, что человек с превосходной физической подготовкой плохо покажет себя в каком-либо виде спорта, такое бывает, и пример Джордана тому доказательство.

Его провал был еще более постыдным в свете того, что другой легендарный спортсмен Кен Гриффи-младший в тот же год продемонстрировал великолепные результаты на бейсбольной площадке. Гриффи превосходно владел всеми навыками, которых, казалось, недоставало Джордану, причем играл он в Главной лиге, за что мы премного ему благодарны. В 1990-х годах Гриффи играл за команду Seattle Mariners, не сдавая позиций на протяжении почти десятилетия с процентом отбивания 30 и 422 хоум-ранами[16]16
  Разновидность игровой ситуации в бейсболе. Прим. ред.


[Закрыть]. Он занимает шестое место в рейтинге хоум-ранов за всю историю бейсбола.

Как и Джордан, Гриффи-младший играл на дальней части поля, но, в отличие от первого, великолепно ловил мячи; казалось, он парит в воздухе. Парит в воздухе? А разве не этим был знаменит Джордан? Строго регламентированная атмосфера бейсбольной площадки не способствовала раскрытию таланта спортсмена, и он вернулся к тому, в чем его мозг и мышцы были лучшими, – к легендарному продолжению своей ошеломляющей баскетбольной карьеры.

Что же происходило с телами этих двух спортсменов? Как способности мозга сообщаться с мышцами и скелетом привели к развитию различных талантов? Это связано с индивидуальными особенностями электропроводимости нейронов – «проводкой». Чтобы разобраться в этом, вначале выясним, что происходит в мозге в процессе обучения, поговорим об огромной роли опыта в развитии мозга – включая вопрос, почему близнецы, обладающие одинаковым опытом, имеют разный мозг, – и узнаем, что у многих есть нейрон Дженнифер Энистон. Я не шучу.

Яичница и черника

Еще в начальной школе вы узнали, что все живое состоит из клеток, и в основном это действительно так. Мало в каких процессах, протекающих в многоклеточных биологических организмах, не задействованы клетки. Можете недооценивать их вклад в жизнедеятельность, но клеткам это безразлично, так как их нельзя контролировать. Они спокойно трудятся за кулисами, наблюдая за всем, что вы делаете в своей жизни. Некоторые клетки настолько скромны, что начинают нормально работать исключительно после того, как теряют способность функционировать. Например, четыре килограмма поверхности кожи человека практически мертвы. Это позволяет другим клеткам защитить вас от ежедневного ветра, дождя и пролитого горячего кофе во время баскетбольного матча. Можно сказать, почти каждый сантиметр поверхности вашего тела мертв.

В биологической структуре живых клеток легко разобраться. Большинство из них похожи на яичницу-глазунью. Белок – это цитоплазма, а желток – ядро. Ядро содержит в себе прототип для дальнейшего производства клеток – молекулу ДНК. ДНК содержит гены, маленькие фрагменты биологических инструкций, которые определяют всё – от роста человека до его стрессоустойчивости. В ядре, похожем на желток, помещается достаточно много генетического материала. Более 2,5 килограмма вещества втиснуто в объем размером с микрон. Микрон равен 0,0001 сантиметра, следовательно, разместить ДНК в ядре – все равно что втиснуть 40 километров рыболовной лески в ягоду черники. Ядро похоже на вагон метро в час пик.

В последние годы наука сделала одно неожиданное открытие: оказывается, ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, не произвольно скручена в ядре, как вата внутри плюшевого медведя, а свернута сложным, строго определенным способом. Это хитроумное молекулярное плетение дает клеткам разные возможности для «карьерного» роста. Свяжите ДНК одним узором – и клетка станет частью печени. Сложите по-другому – и клетка станет частью системы кровообращения. Скрутите ДНК иначе – и получите нейрон, а вместе с тем и способность прочитать это предложение.

Как выглядит один из этих нейронов? Попробуйте-ка раздавить яичницу-глазунью ногой. Разбрызганная по полу масса будет похожа на многоконечную звезду. Теперь продлите одну из вершин. Смелее. Большим пальцем расплющьте самую крайнюю точку вершины, которую только что вытянули. Теперь она похожа на уменьшенную копию большого многоугольника. Две раздавленные звезды, соединенные толстой линией. Так выглядит обычный нейрон. Нервные клетки бывают различного размера и формы, но вид большинство имеет такой. Раздавленная ногой часть называется клеточным телом. Вершины получившейся звезды – дендриты. Вытянутая часть – это аксон, а маленькая раздавленная пальцем звезда на конце аксона – его терминаль.

Нервные клетки позволяют создать нечто утонченное – человеческую мысль. Чтобы понять, как это происходит, отправимся в путешествие в крошечный мир нейронов. Идею такого путешествия я позаимствовал из одного фильма, который видел в детстве. Он назывался «Фантастическое путешествие», и его автором был Гарри Клейнер. (Чуть позже легендарный писатель-фантаст Айзек Азимов написал книгу с подобным сюжетом.) Это история о группе ученых, которые отправились в путешествие по человеческому телу в уменьшенной до микроскопического размера подводной лодке. Мы тоже используем такую подводную лодку, которая поможет нам увидеть нервные клетки и мир, в котором они существуют. Первым пунктом назначения станет нейрон, расположенный в гиппокампе.

По прибытии к нейрону мы высадимся в древнем лесу. Но нужно быть осторожными, потому что он электрифицирован. Везде видны погруженные в воду сплетенные ветви и огромные стволы, похожие на трубы. Повсюду вспыхивают искры электрического тока, который бежит вверх и вниз по этим трубам. Задрожав от электрического разряда, проходящего сквозь деревья, труба внезапно извергает большое облако из крошечных химических частиц.

Но это вовсе не деревья, а нейроны с особой структурой. Приближаясь к одному из них, понимаешь, что их кора похожа на смазочное масло. В действительности это и есть масло. В нежном внутреннем мире человека, среде обитания нейрона, двойной слой фосфолипидов напоминает по консистенции растительное масло. Его структура придает форму нейронам, подобно тому как скелет придает форму телу. Когда мы погрузимся внутрь клетки, первым делом увидим этот скелет. Итак, погружаемся.

Здесь очень тесно, невероятно тесно, даже неуютно. На всем пути нам придется пробираться через множество перемычек – протеиновые кораллы, представляющие собой скелет нейрона. Благодаря этим густым образованиям нейрон имеет трехмерную структуру. Большинство частей скелета находится в постоянном движении, поэтому мы должны будем постоянно уклоняться. Миллионы молекул спокойно плывут навстречу нашему кораблю, но с интервалом в несколько секунд его начинает трясти от электрических разрядов. Не станем здесь задерживаться.

Заплыв

Мы покидаем обитель нейрона. Опасные заросли белка сменились затопленным каньоном, спокойным и бездонным, по которому нас несет течение. Вдали виднеются другие нейроны. Мы находимся в области между двумя нейронами, которая называется синаптической щелью, и первое, что бросается в глаза, – мы здесь не одни. Мы плывем в окружении множества стаек крошечных молекул. Они вышли из нейрона, в котором мы только что побывали, и теперь, беспорядочно двигаясь, стремятся к следующему, виднеющемуся впереди. Через несколько секунд они разворачиваются и устремляются снова в сторону нейрона, который только что покинули. И он мгновенно поглощает их. Эти стаи молекул называются нейротрансмиттерами и представляют собой молекулярные частицы. Как крошечные курьеры, они служат для передачи информации между нейронами внутри каньона, или, правильнее сказать, синаптической щели. Клетки, обеспечивающие их выход, называются пресинаптическими нейронами, а клетки, которые их впускают, – постсинаптическими нейронами.

Обычно нейроны выделяют химические вещества в синапс вследствие реакции на электрический заряд. Ответная реакция принимающего нейрона может быть положительной или отрицательной. Нейроны способны отключаться от нейроэлектрического окружения (этот процесс называется ингибированием) или подвергаться электрическому воздействию, что обеспечивает передачу сигнала от пресинаптического постсинаптическому нейрону: «Я получил сигнал и передаю хорошую новость дальше». Затем нейротрансмиттеры возвращаются в родную клетку, что называется обратным захватом. Когда клетка поглощает их, система перезагружается и готова к новому сигналу.

Оглядевшись в синапсе по сторонам, мы замечаем нейронный лес, огромный и, на первый взгляд, далекий, с удивительно сложной структурой. Рассмотрим два нейрона, между которыми сейчас находимся. Представьте себе, что два дерева вырвали с корнями и перевернули на 90 градусов таким образом, чтобы их корни, располагающиеся напротив, тесно переплелись – примерно так выглядят два взаимодействующих нейрона. И это самый простой пример. Обычно тысячи нейронов сплетаются друг с другом, занимая лишь небольшие апартаменты в жилищном комплексе нервной системы. Их ветви создают неимоверное количество сплетений. Как правило, формируется десять тысяч точек соединения, каждая из которых отделена синапсом – тем затопленным каньоном, по которому мы плывем.

Всматриваясь в этот подводный гиппокамповый лес, мы замечаем нарушающие спокойствие движения. Извиваясь, словно змеи, в ритме химических потоков колышутся некоторые ветви. Неожиданно конец одного нейрона вздувается, слегка увеличившись в диаметре. Края нейронов разделяются, подобно змеиному языку, и формируют два соединения там, где прежде было одно. По мере того как электрический заряд с треском пробегает через эти движущиеся нейроны со скоростью 400 километров в час, тучи нейротрансмиттеров заполняют пространство между стволами.

Нам остается поклониться нашей субмарине, благодаря которой мы оказались на неизведанной территории и наблюдаем за работой человеческого мозга при обучении.

Радикальное перевоплощение

Нейробиолог и биохимик Эрек Кандел сыграл большую роль в исследовании этого процесса на клеточном уровне. За важные открытия в 2006 году он был удостоен Нобелевской премии, что, несомненно, порадовало бы ее учредителя Альфреда Нобеля. Кандел доказал, что в процессе обучения «проводка» человеческого мозга меняется. Он продемонстрировал, что даже простая информация вызывает изменение структуры нейронов, задействованных в этом процессе. В целом физические изменения возникают в результате функциональной организации и реорганизации мозга – поразительно! Мозг постоянно обучается новым вещам, следовательно, его «проводка» постоянно меняется.

Кандел впервые выявил этот факт, изучая не человека, а морские огурцы. Сделанное им в ходе исследования открытие несколько уязвляло человеческое самолюбие. Неужели же мозг человека обучается таким же образом, как и нервные клетки морских огурцов? То же самое прослеживается и у большого количества других животных. Нобелевская премия за это открытие была присуждена потому, что Кандел описал процесс мышления фактически каждого существа, способного мыслить.

Мы наблюдали эти физические изменения, когда наша подводная лодка бороздила просторы синапса между двумя нейронами. Когда нейроны учатся, они вздуваются, покачиваются и разделяются. Разрывая связь в одной точке, они перемещаются в соседнюю область и создают связи с новыми соседями. Многие нейроны остаются на месте, простирая свои электрические конечности навстречу друг другу и тем самым увеличивая эффективность передачи информации. У вас может разболеться голова, если задумаетесь о том, что прямо в данный момент в вашей голове большое количество нейронов двигается, подобно рептилиям, переползая с места на место, становится толще с одного конца и разделяется. И все это происходит для того, чтобы вы смогли запомнить, например, эту историю об Эрике Канделе и морских огурцах.

Впрочем, еще до Кандела, в XVIII веке, итальянский ученый Винченцо Малакарне провел ряд удивительно новаторских на то время исследований. Обучив птиц определенным командам, он умертвил их, чтобы исследовать их мозг. Обнаружилось, что в сравнении с обычными птицами у этих в определенной области мозга образовались особые складки. Пять лет спустя Чарлз Дарвин выявил подобное различие между мозгом диких животных и их домашних собратьев. Мозг диких животных был на 15–30 процентов крупнее, чем у прирученных. Это свидетельствовало о том, что в условиях суровой действительности дикие животные постоянно учились чему-нибудь, и приобретаемый опыт изменил «проводку» в их головах.

То же самое происходит и с человеком. Мы можем наблюдать это и в баре с латиноамериканской музыкой в Новом Орлеане, и в чинных холлах Нью-Йоркской филармонии. И там, и там собираются скрипачи. Строение их мозга серьезно отличается от строения мозга тех, кто не играет на скрипке. Участок мозга, отвечающий за движение левой руки, которой они выполняют сложные, утонченные движения, выглядит так, словно музыканты придерживались диеты с высоким содержанием жиров. Эта область увеличена, вздута и изборождена, в отличие от области, отвечающей за движения правой руки, в которой держат смычок, выглядящей анорексично и имеющей не столь сложную структуру.

Мозг работает как мышца: чем больше активности вы проявляете, тем крупнее и сложнее он становится. Приводит ли это к развитию интеллекта – другой вопрос, но факт остается неоспоримым: физическая активность влияет на форму мозга. Вы можете создавать и изменять «проводку» простой сменой музыкального инструмента или вида спорта.

Укомплектовать!

Дети занимают места в первом ряду самого масштабного проекта на планете Земля. На мозге каждого новорожденного должна быть надпись: «Укомплектовать». Человеческий мозг лишь частично формируется при рождении, и процесс окончательной комплектации происходит в последующие годы. Самые важные работы завершаются к двадцати годам, а окончательная наладка – когда человеку уже за сорок.

Дети рождаются с таким же количеством связей, как и у взрослых. Однако к трем годам связи в определенных областях мозга удваиваются, а то и утраиваются, что дает нам основания полагать, что развитие мозга ребенка – это ключ к интеллектуальному успеху в будущем. Это неправда, но обсуждать этот вопрос сейчас мы не станем. Процесс удваивания и утраивания тоже недолог. Вскоре мозг берет крошечный секатор и прореживает то, что было создано тяжелым трудом. В этот момент детям около восьми лет, и они снова уравниваются со взрослыми по количеству нейронных связей. И если бы им не предстояло пройти период полового созревания, все – настал бы конец истории. Однако это только середина.

При половом созревании многие процессы стартуют заново. Разные участки мозга начинают развиваться. Снова наблюдается безумный рост и обрезка нейронов. К моменту, когда родители начинают задумываться о финансовой помощи старшеклассникам в колледже, мозг их чад успокаивается и взрослеет (или что-то вроде того). Кривая этого процесса напоминает двугорбого верблюда. Большая активность наблюдается в критические два года, а затем еще большая – в подростковый период.

Хотя может показаться, что клетки-солдаты по команде «Расти!» дружно начинают шагать в ногу и ничто не тревожит их военную дисциплину в запутанном мире мозга, именно тогда в игру вступают правила мозга. Даже поверхностное исследование подтверждает разную степень роста определенных участков у разных людей. Неважно, идет речь о детях или подростках, – у них в разной степени развиваются определенные области мозга. Наблюдаются большие отличия в степени роста или «обрезки» и интенсивности этих процессов.

Я вспоминаю школьные фотографии моей жены, сделанные в то время, когда она познавала все прелести американской системы образования. Она проучилась практически все классы начальной и средней школы с одними и теми же ребятами (и с большинством из них дружит по сей день). Конечно, старомодные прически учителей вызывают у нас смех; меня всегда больше интересовало, как выглядели тогда дети. И зачастую я просто не верил своим глазам.

Первый снимок сделан в первом классе. Все дети приблизительно одного возраста, но по их виду это сложно определить. Одни дети небольшого роста, другие вымахали высокими. Одни похожи на уменьшенные копии зрелых спортсменов. Другие же как будто только вчера освободились от пеленок. Девочки чаще выглядят старше, чем мальчики. На фотографиях классов начальной школы ситуация усугубляется. Некоторые мальчики выглядят так, будто их развитие остановилось на уровне третьего класса, а у кого-то уже начинают пробиваться усы. Некоторые девочки плоскогрудые и больше похожи на мальчиков. Другие, напротив, развиты настолько, что сами могут быть матерями.

К чему я веду? Если бы мы могли, словно рентгеном, просветить глазами их головы, то увидели бы, что их мозг развит так же неодинаково, как и их тела.