Текст книги "Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга"

Очередная панацея?

А есть ли возможность возобновления пластичности, характерной для критического периода, позволяющая взрослым людям учить языки так, как это делают дети – просто слушая их? Мерцених уже доказал, что нейропластичность продолжает существовать во взрослом состоянии, и что, приложив усилия – за счет концентрации внимания, мы можем перепрограммировать наш мозг. Но теперь он спрашивал себя, можно ли продлить сенситивный период обучения?

Обучение в сенситивный период дается легко, потому что в это время базальное ядро всегда активировано. Мерцених и его молодой коллега Майкл Килгард провели эксперимент, в ходе которого они искусственным образом активировали базальное ядро взрослых крыс и давали им обучающие задания, выполнение которых не требовало от них концентрации внимания и не завершалось вознаграждением.

Они имплантировали микроэлектроды в базальное ядро и применяли стимуляцию электрическими импульсами для поддержания ядра в активированном состоянии. Затем они воздействовали на крыс звуком с частотой 9 Гц, чтобы посмотреть, могут ли они без усилий формировать соответствующую этому звуку зону мозга, как это происходит у детенышей крыс во время критического периода. Через неделю Килгард и Мерцених увидели массивно расширенную проекционную зону этой конкретной звуковой частоты. Таким образом, они нашли способ искусственного возобновления сенситивного периода у взрослых людей.

Затем они использовали эту же самую методику, стремясь заставить мозг ускорить время обработки информации. Обычно слуховые нейроны взрослых крыс могли реагировать только на звуки с максимальной частотой 12 импульсов в секунду. Однако благодаря стимулированию базального ядра удалось «научить» нейроны реагировать на более быстрые входные сигналы.

Эта работа открывает возможности для более эффективного обучения в старшем возрасте. Базальное ядро можно активировать с помощью электрода, микроинъекций химических веществ или лекарственных препаратов. Трудно ожидать, что у людей не вызовет интереса технология, которая позволит без особых усилий овладевать знаниями в области науки, истории или профессии благодаря лишь короткому ознакомлению с ними. Представьте себе иммигрантов, приезжающих в незнакомую страну, которые получают возможность с легкостью выучить новый язык за несколько месяцев. Представьте, как может измениться жизнь пожилых людей, которых уволили с работы, если они смогут приобрести новый навык с той же быстротой, какая была у них в детские годы. Подобные методики, вне всякого сомнения, могли бы использовать учащиеся средней школы и студенты университетов в своей учебе и при подготовке к сложным вступительным экзаменам. (Уже сегодня многие студенты, не страдающие синдромом дефицита внимания, используют стимуляторы в процессе учебы.) Правда, подобные агрессивные вмешательства могут оказывать непредвиденное, вредное влияние на мозг – не говоря уже о нашей способности к самодисциплине – но, возможно, их стоит использовать в случаях острой медицинской необходимости, для действительно больных людей. Активирование базального ядра поможет пациентам с повреждениями мозга, трудностями концентрации внимания – больным, которым не удается заново освоить такие утраченные функции, как чтение, письмо или ходьба.

Как избежать маразма

Мерцених создал еще одну компанию – Point Science, главное предназначение которой – помочь людям сохранить пластичность мозга с приближением старости и увеличить продолжительность их психической жизни. Мерцениху 61 год, но он не возражает, когда его называют пожилым человеком. «Я люблю пожилых людей, – говорит он. – Я всегда их любил. Возможно, самым любимым для меня человеком был мой дедушка по отцовской линии, который входит в число трех или четырех самых умных и интересных людей, которых я встречал в своей жизни». Дедушка Мерцениха приехал в Америку из Германии на одном из последних клиперов, когда ему было девять лет. Он был самоучкой, что не помешало ему стать архитектором и строительным подрядчиком. Он дожил до 79 лет в те времена, когда средняя продолжительность жизни приближалась к 40 годам.

«Установлено, что когда будут умирать те, кому сегодня шестьдесят пять, средняя продолжительность жизни намного превысит восемьдесят лет. Однако с вероятностью в 47 % можно сказать, что к тому времени, когда вам исполнится 85 лет, вы будете страдать болезнью Альцгеймера, – смеется он. – Получается, что мы сами создали эту причудливую ситуацию, при которой мы сохраняем людям жизнь достаточно долго только для того, чтобы в среднем половина из них оказалась за бортом жизни задолго до смерти. Нам нужно сделать что-то с продолжительностью их психической жизни, увеличить ее и согласовать с продолжительностью жизни тела».

Мерцених считает, что наше нежелание заниматься интенсивным обучением с наступлением старости приводит к «истощению» систем мозга, которые модулируют, регулируют и контролируют его пластичность. В ответ он разработал упражнения для мозга, предназначенные для предотвращения возрастного когнитивного спада – типичного ухудшения памяти, мышления и скорости обработки информации.

Способ борьбы с психическим спадом, предлагаемый Мерценихом, расходится с представлениями большинства специалистов по неврологии. Десятки тысяч работ, посвященных физическим и химическим изменениям, происходящим в стареющем мозге, описывают процессы, которые возникают по мере отмирания нейронов. На рынке можно найти множество лекарственных препаратов, предназначенных для блокирования этих процессов и повышения уровня снижающихся химических веществ в мозге. Однако Мерцених уверен, что все эти лекарства, объемы продаж которых составляют миллиарды долларов, обеспечивают улучшение только на четыре-шесть месяцев.

«В этом подходе есть что-то неправильное, – говорит он. – Он полностью упускает из вида то, что необходимо для сохранения нормальных навыков и способностей….Словно те навыки и способности, которые приобретаются в юном возрасте, обречены на ослабление по мере старения мозга». Он утверждает, что подход большинства научного сообщества не предполагает истинного понимания того, что необходимо для формирования нового навыка в мозге, не говоря уже о его сохранении. «Считается, – говорит Мерцених, – будто если вы будете манипулировать уровнями нужного медиатора… произойдет восстановление памяти, познание снова будет приносить вам пользу, а вы снова начнете двигаться как газель».

Такой подход не принимает в расчет то, что необходимо для сохранения острой памяти. Основная причина ухудшения памяти с возрастом заключается в том, что из-за снижения скорости обработки информации у нас возникают проблемы с фиксированием новых событий в наших нервных системах, что приводит к снижению точности, силы и остроты восприятия. Если вы неспособны что-то четко зафиксировать, то не сможете это хорошо запомнить.

Возьмем, к примеру, одну из наиболее распространенных проблем старения – затруднения при подборе слов. По мнению Мерцениха, эта проблема часто возникает из-за постепенной деградации системы внимания и базального ядра, которые отвечают за пластические изменения, происходящие в мозге. Деградация приводит к тому, что репрезентация устной речи происходит в виде «расплывчатых энграмм». То есть нейроны, расшифровывающие эти расплывчатые энграммы, активируются не так согласованно и быстро, как это необходимо для передачи сильного четкого сигнала. Поскольку нейроны, представляющие речь, передают расплывчатые сигналы всем последующим нейронами в цепи («неясные как на входе, так и на выходе»), у нас возникают проблемы и с запоминанием, поиском и использованием слов. Это похоже на ситуацию, наблюдаемую у детей с речевыми нарушениями, чей мозг так же «зашумлен».

Когда наш мозг «зашумлен», сигнал для формирования нового воспоминания не может соперничать с фоновой электрической деятельностью мозга, что создает «проблему сигнал – шум».

Мерцених утверждает, что система становится более зашумленной по двум причинам. Прежде всего из-за того, что «все со временем летит ко всем чертям». Однако главная причина заключается в том, что мозг не получает должной тренировки. Базальное ядро, вырабатывающее ацетилхолин, – который, как мы уже говорили, помогает мозгу «настраиваться» и формировать четкие воспоминания – вообще игнорируется. У человека с умеренными когнитивными нарушениями количество ацетилхолина, производимого базальным ядром, даже не поддается измерению.

«В детстве мы проходим период интенсивного обучения. Каждый день приносит что-то новое. Затем, начав трудовую деятельность, мы активно учимся и приобретаем новые навыки и способности. Продвигаясь все дальше и дальше по жизни, мы действуем как пользователи тех навыков и способностей, которые освоили».

С психологической точки зрения средний возраст должен быть для нас привлекательным временем, потому что, при всех других равных условиях, он может быть достаточно безмятежным периодом в сравнении с тем, что происходило раньше. Наше тело не меняется, как это было в подростковом возрасте; мы обретаем четкое представление о том, кто мы есть, и обладаем богатым жизненным опытом. Мы по-прежнему считаем себя активными людьми…

Проблема в том, что в зрелости мы редко беремся за задания, требующие большой концентрации внимания, редко пытаемся освоить новую сферу знаний или овладеть новыми навыками. Такие виды деятельности, как чтение газеты, работа по хорошо знакомой специальности и использование родного языка, связаны, главным образом, с повторным использованием освоенных навыков, а не с обучением. К тому времени, когда мы приближаемся к своему семидесятилетию, системы мозга, регулирующие его пластичность, могут прозябать без систематического использования уже лет пятьдесят.

Именно поэтому изучение нового языка в пожилом возрасте способствует улучшению и сохранению памяти в целом. Это занятие, требующее высокой концентрации внимания, активирует систему управления пластичностью и поддерживает ее в хорошей форме для сохранения четких воспоминаний любого типа. Очевидно, что программа Fast ForWord позволяет достичь общего улучшения мышления отчасти потому, что стимулирует систему управления пластичностью, поддерживая выделение в мозгу ацетилхолина и допамина. Здесь полезно все, что требует высокой концентрации внимания: обучение новым видам двигательной активности; решение сложных головоломок или смена рода деятельности, связанная с приобретением новых навыков. Мерцених – ярый сторонник изучения новых языков в пожилом возрасте: «Постепенно вы будете оттачивать все заново, и это принесет вам огромную пользу».

То же самое можно сказать о подвижности нашего тела. Если вы будете просто исполнять те танцы, которые выучили много лет назад, это не поможет вам сохранить двигательную кору мозга в должной форме. Чтобы ваш мозг продолжал жить, вы должны учиться чему-то действительноновому, требующему высокой сосредоточенности. Это позволит вам запасать новые воспоминания и обладать системой, способной с легкостью оценивать и хранить старые.

В компании Posit Science работают тридцать шесть ученых, занимающихся теми пятью областями коры головного мозга, которые имеют тенденцию с возрастом «разваливаться на части». Главное в процессе разработки упражнений – дать мозгу правильные стимулы, в правильном порядке и с правильным распределением во времени, чтобы вызывать в нем пластические изменения. Часть задачи, стоящей перед учеными, состоит в том, чтобы найти наиболее эффективный способ тренировки мозга{16}16
  Часть задачи, стоящей перед учеными, состоит в том, чтобы найти наиболее эффективный способ тренировки мозга: Для того чтобы упражнения для мозга приносили пользу, они должны носить «обобщенный» характер. К примеру, вы пытаетесь с помощью тренировок улучшить обработку временной информации. Если бы вам пришлось тренировать людей лучше распознавать определенный временной интервал (75 миллисекунд или 80, 90 и т. п.), то для достижения этой целей вам понадобилась бы вся жизнь. Однако Мерцених и его команда обнаружили, что достаточно научить мозг эффективно распознавать несколько интервалов, а это уже позволит людям распознавать многие другие интервалы. Иными словами, тренировка способствует обобщению, в результате чего человек улучшает обработку временной информации для всего диапазона временных интервалов.


[Закрыть], выбрав те психические функции, которые нужны в реальной жизни.

Мерцених говорит: «Все то, что мы наблюдаем в молодом мозге, может происходить в мозге пожилого человека». Единственное требование заключается в том, что человек должен получать вознаграждение, или наказание[25]25
  Обучение, основанное на поощрении «правильных» действий и наказании (точнее – отрицательном подкреплении) «неправильных» характерно для приверженцев поведенческой психологии, или бихевиоризма, что соответствует теории условных рефлексов И. П. Павлова. – Прим. ред.


[Закрыть], достаточное для того, чтобы он сохранял концентрацию внимания на протяжении всего периода обучения, которое в ином случае может казаться скучным. Если вам это удастся, то, как утверждает Мерцених, «изменения могут быть такими же значительными, как у новорожденного»[26]26
  На самом деле, вводить в обучение человека (а не животного) искусственное поощрение и наказание необязательно. Мотивацию к обучению создает естественный для человека интерес к новому, интерес к жизни вообще. Если такой интерес не пропадает в зрелом возрасте, он и служит «поощрением» для полноценной работы мозга. – Прим. ред.


[Закрыть].

Компания Posit Science предлагает упражнения на запоминание слов и языка, которые включают в себя упражнения на аудирование и компьютерные игры для развития слуховой памяти, подобные занятиям по программе Fast ForWord, но разработанные специально для взрослых. Эти упражнения предполагают не заучивание списков слов, как это рекомендуют книги по самопомощи, а перестройку основной способности мозга к обработке звуков с помощью прослушивания замедленных, очищенных звуков речи. Мерцених не верит, что можно улучшить слабеющую память, заставляя людей делать то, что они сделать не в силах. «Мы не хотим использовать обучение для того, чтобы толочь воду в ступе», – говорит он. Взрослые люди выполняют упражнения, которые повышают их способность слышать так, как они не слышали с тех пор, как лежали в колыбели и пытались отделить звуки материнского голоса от фонового шума. Упражнения повышают скорость обработки звуковой информации и делают основные сигналы более сильными, резкими и точными, одновременно стимулируя мозг к выделению допамина и ацетилхолина.

Posit Science опубликовала результаты первого контрольного исследования в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, USA. В течение восьми-десяти недель взрослые люди в возрасте от 60 до 87 лет занимались по программе развития слуховой памяти пять раз в неделю по часу в день – в общей сложности около 40–50 часов. До начала занятий при прохождении стандартных тестов на память участники исследования, в среднем, показывали результаты, типичные для семидесятилетних людей. После занятий эти результаты соответствовали результатам людей в возрастном диапазоне от 40 до 60 лет. Таким образом, многие из них перевели часы своей памяти назад на 10 или более лет, а некоторые даже на 25. Результаты последующего тестирования, проведенного через три месяца, подтвердили эти улучшения. Группа специалистов из Калифорнийского университета в Беркли, возглавляемая Уильямом Джагастом, провела ПЭТ-сканирование (ПЭТ – позитронно-эмиссионная томография) людей, прошедших курс обучения, до его начала и после завершения. Ученые выяснили, что мозг участников исследования не имеет признаков «снижения метаболизма» – когда нейроны постепенно становятся менее активными, что обычно наблюдается у людей их возраста.

В ходе исследования также было проведено сравнение участников в возрасте 71 года, использовавших программу для развития памяти, с их сверстниками, которые провели то же самое количество времени, читая газеты, слушая аудиокниги или играя в компьютерные игры. У тех, кто занимался не по программе, наблюдали признаки продолжающегося метаболического ухудшения в лобных долях головного мозга. А у пользователей программы была обнаружена повышенная метаболическая активность в правой теменной доле и ряде других областей мозга, что соответствовало более высоким результатам, продемонстрированным ими при тестировании их памяти и внимания. Результаты этого исследования свидетельствуют о том, что упражнения для мозга не просто замедляют процесс возрастного ухудшения умственных функций, но и могут способствовать их улучшению. И не забывайте о том, что такие изменения произошли после всего лишь сорока-пятидесяти часов занятий; вполне вероятно, что при более длительной работе прогресс может быть более значительным.

Мерцених говорит, что им удалось перевести назад стрелки часов умственного функционирования людей, «омолодив» их память, способности к решению задач и языковые навыки. «Мы доводим способности людей до состояния, присущего гораздо более молодому возрасту – назад на 20 или 30 лет. Восьмидесятилетний человек действует, в функциональном плане, словно ему пятьдесят или шестьдесят». Сегодня курс этих упражнений можно пройти в 30 центрах независимого проживания, а желающие могут найти их на сайте компании Posit Science.

Компания Posit Science также ведет разработки в сфере обработки зрительной информации. С возрастом мы начинаем видеть менее ясно и четко; это происходит не только из-за того, что наши глаза хуже справляются со своей задачей, но и потому что в нашем мозге происходит ослабление процессов обработки изображения. Пожилые люди отвлекаются легче, чем молодые, и более предрасположены к потере контроля над своим «зрительным вниманием». В настоящее время Posit Science разрабатывает компьютерные упражнения, нацеленные на удержание внимания человека на выполнении задания и повышение скорости обработки зрительной информации, для чего пациентов просят найти различные объекты на экране компьютера.

Кроме того, существуют упражнения для лобных долей, которые поддерживают наши «управляющие функции», такие как фокусирование на целях, извлечение тем из того, что мы воспринимаем, и принятие решений. Эти упражнения предназначены и для того, чтобы помочь людям в категоризации вещей, выполнении сложных указаний и усилении ассоциативной памяти (благодаря ей мы устанавливаем связь между явлениями, предметами, людьми, местами).

В сферу интересов компании Posit Science, кроме того, входит управление тонкими движениями (тонкой моторикой). По мере старения многие из нас отказываются от такого времяпрепровождения, как рисование, вязание, игра на музыкальных инструментах или резьба по дереву, потому что не могут контролировать нюансы микродвижений пальцев рук. Сегодня специалисты компании занимаются разработкой упражнений, позволяющих сделать ослабевающие двигательные зоны рук в мозге более точными.

Наконец, компания исследует «общее управление движениями», которое ослабевает с возрастом, приводя к потере равновесия, появлению склонности к падениям и проблемам с подвижностью. Помимо нарушения обработки вестибулярной информации причиной этих ухудшений является сокращение обратной связи от рецепторов, расположенных на наших стопах. По мнению Мерцениха, обувь, которую мы носим десятилетиями, ограничивает поступление обратной связи от стоп к мозгу. Если мы ходим босиком по неровной поверхности, наш мозг получает множество различных входных сигналов. Обувь представляет собой достаточно плоскую платформу, которая рассредоточивает стимулы, а поверхности, по которым мы ходим, все чаще имеют искусственное происхождение и тоже становятся гладкими. Это приводит к упрощению проекционной зоны стоп в мозге и ограничению способности управлять нашими ступнями при ходьбе. В результате мы начинаем использовать трости, ходунки или костыли или полагаться на другие органы чувств, чтобы обеспечить себе устойчивость. Прибегая к таким компенсирующим средствам вместо того, чтобы тренировать свои слабеющие системы мозга, мы только ускоряем их ослабление.

С возрастом у нас возникает желание смотреть на свои ноги, когда мы спускаемся по лестнице или двигаемся по слегка неровной поверхности, потому что мы не получаем достаточное количество информации от своих стоп. Когда во время моего пребывания на вилле Мерцених помогал своей теще спускаться по лестнице, он убеждал ее перестать смотреть вниз и стараться почувствовать свой путь с тем, чтобы она поддерживала в рабочем состоянии и развивала сенсорную карту мозга своих ног вместо того, чтобы позволять мозгу бездействовать.

И еще. Посвятив многие годы расширению карт мозга, Мерцених уверен, что в нашей жизни бывают ситуации, когда от каких-то карт следует избавиться. Поэтому он работает над созданием психической «стирательной резинки», способной стереть проблематичную карту мозга. Эта методика может оказаться крайне полезной для людей, страдающих посттравматическими галлюцинациями, навязчивыми идеями, фобиями или проблемными психическими ассоциациями. Однако нельзя отрицать, что существует и возможность злоупотребления подобной методикой.

Мерцених продолжает оспаривать точку зрения, согласно которой нам всю жизнь предстоит прожить с мозгом, полученным нами при рождении. Структура мозга по Мерцениху определяется постоянным общением с окружающим миром, причем опыт формирует не только те части мозга, которые наиболее открыты внешнему воздействию, такие как органы чувств. Пластические изменения затрагивают весь мозг и, в конечном счете, даже наши гены (это отдельная тема, к которой мы еще вернемся).

* * *

Вилла в средиземноморском стиле, где Мерцених проводит много времени, расположена среди холмов. Недавно он посадил рядом с ней свой собственный виноградник, и мы с удовольствием гуляли по нему. Вечером мы беседовали о тех годах жизни, когда Мерцених изучал философию, а представители четырех поколений его семьи подшучивали друг над другом, оглашая комнату взрывами смеха. На диване сидела самая младшая внучка Мерцениха. Ей всего несколько месяцев, и она находится в самой середине этапа со множеством сенситивных периодов. Эта девочка способна сделать счастливым любого находящегося рядом с ней человека, потому что она – прекрасная слушательница. Вы можете говорить ей «гули-гули», и она будет увлеченно слушать вас. Вы щекочете ей пятки, а она полна внимания. Когда она оглядывает комнату, то видит все, что в ней находится.