Текст книги "Нейрофитнес. Рекомендации нейрохирурга для улучшения работы мозга"

Глава 2. IQ, память и еще кое-что важное

После второго курса медицинской школы будущих врачей поджидает тяжелое испытание: 1-й тур United States Medical Licensing Examination – федерального экзамена, который дает право на медицинскую практику. Экзамен рассчитан на восемь часов, в течение которых испытуемым предлагается решать тесты с множественным выбором по таким дисциплинам, как анатомия, биохимия, поведенческие науки, генетика, иммунология, патология, фармакология, физиология, тектоника плит, квантовая механика, ракетостроение и история позднего палеолита Сибири.

Возможно, я слегка преувеличил, но даже без истории позднего палеолита сдавать этот экзамен – сплошное мучение, особенно когда боишься ударить в грязь лицом на фоне 18 тысяч других студентов, которые вызубрили весь материал и набили руку на подобных тестах.

Нельзя утверждать, что от результатов экзамена зависит будущее врача, но, в общем, близко к тому. Так, по итогам теста определяется не только престижность медучреждения, куда тебя возьмут в интернатуру, но и медицинская специальность, по которой тебя туда примут.

Подготовка к экзамену требует в буквальном смысле сотен часов заучивания. Я сдал экзамен первого тура лучше многих, но в нашей интернатуре был парень, который в тот год получил за тесты самый высокий балл на всю страну. Я упоминал о нем в главе 1: именно его приняли в интернатуру по нейрохирургии в нашей клинике, а через считаные месяцы выгнали.

С IQ у него был полный порядок, а тесты на выбор правильного ответа из нескольких вариантов он щелкал как орешки. Однако из того, что о нем говорили, я понял: он терялся, когда требовалось решить, настолько ли серьезно состояние пациента, чтобы призывать на помощь кого-то из врачей, или можно обойтись своими силами. А поскольку подобные случаи возникали постоянно, он все время испытывал стресс. Когда ты начинающий нейрохирург и у тебя на попечении два десятка пациентов, к тому же для каждого свои назначения, приходится самостоятельно принимать решения и действовать в режиме многозадачности. И все это не имеет ничего общего с тестами на множественный выбор и чисто теоретическими знаниями.

Так сложилось, что отличникам, набравшим максимальные баллы по итогам тестов, в медицинской школе предлагают возможность специализироваться по хирургии. Но при этом никто не проверяет ни их технические навыки, ни способность выдерживать напряжение и не теряться. Как вы уже догадались, сила ума и сноровка далеко не всегда идут рука об руку.

Разумеется, умственные способности очень важны. Возникает вопрос: в какой степени? Билл Гейтс и Опра Уинфри достигли вершин в своих сферах не без участия собственных мощных интеллектов. Однако их блестящие идеи и озарения воплотились в невероятно успешные бизнес-предприятия не одним лишь высоким IQ. Чтобы преуспеть, требуется не только ум, но и проницательность, и трезвый расчет, и целеустремленность, и умения управлять людьми, делегировать полномочия и заражать окружающих верой в успех.

Давайте разберемся, каким образом все эти ключевые для успеха способности связаны с деятельностью мозга и как максимизировать природные дарования.

УЧЕНЫЕ О МОЗГЕ: ЭФФЕКТ ФЛИННА

В 1984 году новозеландский ученый Джеймс Флинн сделал любопытное открытие[13]13
  Flynn J. R. The Mean IQ of Americans: Massive Gains 1932 to 1978 // Psychological Bulletin. 1984. Vol. 95, № 1. Р. 29–51.


[Закрыть]. Исследуя исторические данные теста на IQ начала ХХ века, он установил, что средний коэффициент интеллекта демонстрирует тенденцию к росту и за каждое десятилетие увеличивается на три пункта. Так, IQ, считавшийся средним в 1920-м, по современным меркам расценивался бы как легкая степень умственной отсталости. Интеллектуальные способности среднестатистического человека, проходящего сегодня тест на IQ, в 1920 году позволили бы ему набрать 130 баллов, что близко к уровню «гений». Ученые отделываются поверхностным объяснением так называемого эффекта Флинна, заявляя, что люди просто поднаторели в решении тестов. Определенно, с 1920-го методы обучения шагнули далеко вперед, появились детские сады, дошкольное обучение, возрос процент окончивших школы, и в результате, как утверждается, современная молодежь просто приспособилась лучше решать задачки в тестах на IQ.

Но Флинн возражает и настаивает, что современные дети в прямом смысле поумнели, отчасти благодаря школе, но не в последнюю очередь из-за того, что лучше питаются и меньше страдают детскими болезнями, чем их бабушки и дедушки. Но что еще важнее, утверждает Флинн, мир стал требовательнее к нашим познавательным способностям и нередко проверяет их на прочность. Еще сотню лет назад почти треть американцев жили на фермах, а сегодня – менее 2 %. Или взять радио: только в 1920-х годах оно получило широкое распространение, а телевидение пришло в каждый дом лишь в конце 1950-х годов. Еще в 2000-м доступ к интернету имели менее половины американских семей, а смартфон с привычными сегодня функциями не существовал, пока Apple в 2007 году не представила на рынок первую версию iPhone.

«Таким образом, мы стали первыми представителями нашего вида, которым выпало жить в мире, где преобладают категории, гипотетические возможности, невербальные символы и визуальные образы, рисующие альтернативную реальность, – писал Флинн[14]14
  Flynn J. R. Are We Really Getting Smarter? // Wall Street Journal. 2012. September 21. URL: https://www.wsj.com/articles/SB10000872396390444032404578006612858486012.


[Закрыть]. – Мы эволюционировали до уровня, позволяющего уверенно взаимодействовать с миром, хотя предшествующим поколениям он показался бы совершенно чуждым».

Никем не опровергнутый эффект Флинна показывает, что человеческие существа способны умнеть и становиться сообразительнее, а сила интеллекта определяется не одной только унаследованной ДНК.

Как наш мозг запоминает информацию

На протяжении почти всего ХХ века ученые считали, что каждое воспоминание в мозге человека хранится в виде сети связей между нейронами – но не в каком-то одном или группе, а в характере образованных нейронами взаимосвязей. По общему мнению, эту точку зрения неопровержимо доказал в знаменитой статье от 1950 года психолог Карл Лешли[15]15
  Lashley K. In Search of the Engram // Society of Experimental Biology, Symposium. 1950. Vol. 4. Р. 454–482.


[Закрыть]. В ходе сотен экспериментов на крысах он обучал их запоминать путь в лабиринте, трюк или объект. Затем Лешли выполнял хирургические разрезы в разных точках мозга, нарушая взаимосвязи между нейронами. Но, где бы ни делались рассечения, крысы все равно помнили то, чему он их обучил, – правда, несколько хуже. Так, после двух разрезов они становились немного забывчивее; после трех забывчивость усиливалась и т. д. Лешли не выявил ни одной точки мозга, разрыв связей в которой имел бы большее значение для механизма запоминания, чем какие-либо другие.

«В мозге не предусмотрено конкретных клеток для хранения определенного рода воспоминаний», – заключил Лешли.

Эта точка зрения господствовала до 1984 года, пока ее экспериментально не опроверг нейробиолог Ричард Томпсон. Он выработал у подопытных кроликов условный рефлекс моргать в ответ на музыкальный тон определенной высоты, при этом звуке всякий раз направляя кроликам в глаза струйку воздуха, от чего они рефлекторно моргали. В результате воздух стал так прочно ассоциироваться у кроликов со звуком, что они моргали, едва он раздавался, даже когда им не прыскали в глаза воздухом.

Вот тогда-то Томпсон в противовес общепринятой точке зрения Лешли обнаружил, что после удаления всего нескольких сотен нейронов из участка мозжечка, расположенного близко к мозговому стволу, кролики забывают рефлекс и больше не моргают в ответ на условный звук[16]16
  Effects of Lesions of Cerebellar Nuclei on Conditioned Behavioral and Hippocampal Neuronal Responses / G. A. Clark, D. A. McCormick, D. G. Lavond, R. F. Thompson // Brain Research. 1984. Vol. 291, № 1. Р. 125–136.


[Закрыть]. Томпсон сделал вывод, что воспоминание, связывающее условный музыкальный тон с дуновением в глаза, хранилось где-то среди удаленных нейронов.

К 2005 году ученые сумели установить, что конкретные нейроны задействованы в узнавании тех или иных знакомых подопытному лиц. Так, в ответ на предъявленную фотографию Дженнифер Энистон реагировал один конкретный нейрон в гиппокампе[17]17
  Invariant Visual Representation by Single Neurons in the Human Brain / R. Quian Quiroga, L. Reddy, G. Kreiman [et al.] // Nature. 2005. Vol. 435. Р. 1102–1107.


[Закрыть], а фотография Хэлли Берри активировала совсем другой нейрон.

С тех пор ученые разработали целый спектр нейромолекулярных инструментов, позволяющих внедрить в мозг мышей ложные воспоминания – наподобие того, как это проделывают герои в фильме Кристофера Нолана «Начало».

Другого рода методы применяются для устранения страхов, ассоциированных со специфическими стимулами, – такое лечение в один прекрасный день принесет облегчение тем, кто страдает различными фобиями или расстройствами, вызванными посттравматическим стрессом.

Поучимся у бактерий

Память того или иного вида лежит в основе всякой жизни. Действительно, что такое ДНК, если не способ, которым живой организм накрепко запоминает подробный рецепт собственного воспроизводства?

Можно решить, что для формирования памяти обязателен мозг, однако это не так. Присмотримся к Escherichia coli – кишечной палочке. Эта одноклеточная палочковидная бактерия обитает в кишечнике человека и большинства теплокровных животных и обычно безвредна, хотя иногда провоцирует пищевые отравления. Трудно поверить, но факт: кишечные палочки обладают подобием кратковременной памяти. Плавая в нашем организме в поисках пропитания, они придерживаются более или менее прямой траектории, пока не наткнутся на что-то, чем можно закусить. Тогда палочки останавливаются и поедают найденное, а потом прямо с этого места исполняют нечто вроде пируэта, описывая кружок вокруг точки, в которой находятся, в надежде отыскать поблизости еще что-нибудь вкусненькое. Убедившись, что все вкусное съедено, возобновляют движение по прямой траектории.

Впрочем, такая модель поведения свойственна большинству животных, она получила название «поиск в ограниченной зоне» (area-restricted search, ARS)[18]18
  Hills T. T., Dukas R. The Evolution of Cognitive Search // Cognitive Search: Evolution, Algorithms and the Brain. Cambridge, MA: The MIT Press, 2012. Р. 13.


[Закрыть]. Например, если голубь находит крошку хлеба под стулом, он будет топтаться там до тех пор, пока не склюет все остальные крошки, резонно предполагая, что там, где одна, могут быть и другие. И только потом вспорхнет с места, чтобы отправиться на поиски иного источника пропитания.

Обе составляющие этой стратегии имеют большой смысл: сначала убеждаешься, что найденное место полностью отработано и ничего съестного больше предложить не может, а потом с такой же методичностью выполняешь поиск на других территориях.

Но вот что действительно странно: память работает точно так же, посредством того же поиска в ограниченной зоне. Если я попрошу вас перечислить всех животных, каких можете вспомнить, скорее всего, вы начнете с категории «домашние питомцы» и назовете кошку, собаку, аквариумных рыбок, длиннохвостого попугая. Исчерпав эту категорию, вы (как голубь, склевавший все крошки под стулом) перейдете к следующей – домашние животные и назовете корову, курицу, свинью, козу и лошадь. Убедившись, что не можете придумать больше ни одного животного из разряда «домашние», возьметесь за диких зверей: льва, тигра, обезьяну и т. д. Таким образом, процесс устроен одинаково: и когда кишечная палочка ищет в организме пропитание, и когда вы в гастрономе стараетесь вспомнить последний пункт в своем списке покупок (может, что-то из молочных продуктов? Из овощей? Фруктов? Из мясного?).

Интереснейшее исследование на эту тему[19]19
  Working Memory Capacity and Retrieval from Long-Term Memory: The Role of Controlled Search / N. Unsworth, G. A. Brewer [et al.] // Memory and Cognition. 2013. Vol. 41, № 2. Р. 242–254.


[Закрыть] опубликовал журнал Memory and Cognition, освещающий проблемы обучения, мышления, формирования памяти, психолингвистики и т. д. Авторы установили, что более умные люди назовут в общей сложности больше животных, чем те, у кого интеллект слабее, но только потому, что способны придумать больше категорий для ментального поиска. Ученые повторно провели этот тест, но уже с другим набором участников, предложили им использовать готовый список категорий животных (домашние питомцы, сельскохозяйственные животные, обитатели джунглей, лесов и т. п.). И что вы думаете? Разрыв между участниками исчез.

Однако люди с первыми признаками деменции склонны испытывать трудности противоположного рода. Они не слишком преуспевают, когда стараются припомнить весь перечень объектов заданной категории. Чаще всего они перескакивают на следующую, далеко не исчерпав все, что относится к предыдущей.

Именно поэтому, когда пытаетесь запомнить список чего-либо, следуйте примеру Escherichia coli и голубя: намеренно практикуйте прекрасно освоенный ими метод поиска в ограниченной зоне. Тщательно прочесывайте свою память сначала на предмет категорий и только потом припоминайте все пункты, относящиеся к каждой.

Давайте попробуем сделать простенькое упражнение, тем более что оно займет у вас меньше пяти минут. Итак, берем лист бумаги и карандаш или открываем новый документ на компьютере и ставим секундомер на две минуты. Когда будете готовы, запускайте секундомер и записывайте существ, живущих в воде, каких только вспомните за отведенное время.

Готовы? Начинаем!

Ну как? Закончили? Отлично. А теперь сделаем вторую попытку. Но на этот раз прошу вас опираться на список приведенных ниже категорий:

1. Пресноводные рыбы.

2. Морские рыбы.

3. Морские млекопитающие.

4. Хищные рыбы.

5. Морские обитатели, имеющие раковину.

Постарайтесь за те же две минуты припомнить как можно больше живущих в воде существ.

Готовы? Начинаем!

Если вы и правда попробовали, уверен, что мой список из пяти категорий подсказал вам такие виды, о которых вы не вспомнили во время первого упражнения. Видите? Поиск в ограниченной зоне для человека срабатывает так же хорошо, как и для бактерий!

Дерево, а обучается

Эколог-эволюционист Моника Гальяно из Университета Западной Австралии провела ряд очень любопытных экспериментов, которые показали, что растения способны к обучению[20]20
  Experience Teaches Plants to Learn Faster and Forget Slower in Environments Where It Matters / M. Gagliano, M. Renton, M. Depczynski [et al.] // Ecologia. 2014. Vol. 175, № 1. Р. 63–72.


[Закрыть].

В первой серии опытов Гальяно использовала многолетнее травянистое растение из семейства Бобовые Mimosa pudica, или мимоза стыдливая (ее часто называют недотрогой). Все знают: если дотронуться до мимозы или потрясти ее, листочки немедленно сворачиваются и поникают, а через несколько минут снова расправляются.

Гальяно решила проверить, может ли мимоза научиться не реагировать на определенного рода беспокоящее воздействие. Она поместила несколько десятков горшков с растениями в специальные механические держатели, которые периодически «роняли» их вниз примерно на 30 см. Когда горшки провалились в первый раз, листочки у мимоз моментально свернулись. Но поскольку держатели продолжали «ронять» горшки, растения в какой-то момент перестали реагировать, и листочки оставались развернутыми при очередном встряхивании. Было очевидно, что мимоза привыкла проваливаться. Растение научилось игнорировать эту помеху.

В 2016 году Гальяно опубликовала еще более поразительные результаты[21]21
  Learning by Association in Plants / M. Gagliano, V. V. Vyazovskiy, A. A. Borbely [et al.] // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. pii: e38427. doi: 10.1038/srep38427.


[Закрыть]. Всем известно, что в процессе роста растения тянутся к свету. Моника провела эксперимент, чтобы выяснить, способны ли растения вырабатывать условные рефлексы, наподобие того, как знаменитый физиолог Иван Павлов выработал у подопытных собачек рефлекс слюноотделения в ответ на звонок, предвещавший кормление.

На этот раз Гальяно взяла для опытов 45 проростков другого растения семейства Бобовые Pisum sativum – гороха посевного и поместила вентиляторы и источники света в одном случае с одной и той же стороны от растений, а в другом – с противоположных. После трехдневного «воспитания» Моника на четвертые сутки проверила, запомнил ли подопытный горох, откуда льется свет, для чего отключила все лампы и оставила работать только вентиляторы.

Кто бы сомневался: большинство проростков – безо всякого мозга! – продолжили расти в том же направлении, откуда за первые три дня научились ожидать живительных лучей света: либо в сторону вентилятора, либо от него.

Моника Гальяно и ее коллеги выдвинули целый ряд смелых, но небесспорных гипотез для объяснения, как растения обучаются подобным трюкам. Но одно уже совершенно очевидно: способность учиться и запоминать настолько важна для сохранения жизни, что ею обладают даже не имеющие мозга растения и бактерии!

ВЫДУМКИ О МОЗГЕ: ТРЕНИРОВКА МОЗГА – ЭТО ЕРУНДА

В последнее время идут потоки статей и сообщений с утверждением, что тренировка мозга – это откровенная ерунда. И когда Федеральная комиссия по торговле оштрафовала на два миллиона долларов[22]22
  Lumosity to Pay $2 Million to Settle FTC Deceptive Advertising Charges for Its ‘Brain Training’ Program. URL: https://www.ftc.gov/news-events/press-releases/2016/01/lumosity-pay-2-million-settle-ftc-deceptive-advertising-charges.


[Закрыть] ведущего провайдера онлайн-игр для развития когнитивных способностей Lumosity за безосновательные утверждения об эффективности своих продуктов, СМИ спикировали на новость, как коршуны.

Как нейрохирург и нейробиолог, я прочитываю горы научной литературы по своей специальности и на практике вижу, какую пользу приносит тренировка мозга моим пациентам. И потому точно знаю, что, по крайней мере, некоторые методы тренировки мозга – пусть не те тренажеры, что предлагает Lumosity, а другие, куда основательнее изученные, – способны существенно улучшить мозговую деятельность и жизнь человека.

Чрезвычайно убедительная демонстрация эффективности тренировки мозга представлена в опубликованном докладе (2016). Там отмечается, что при финансовой поддержке Национального института старения проводилось исследование с кодовым названием ACTIVE (аббревиатура расшифровывается как «Продвинутый тренинг познавательных способностей ради самостоятельной активной жизни в пожилом возрасте»), в котором приняли участие 2832 практически здоровых пожилых человека; средний возраст группы на начало исследования составлял 73,6 года.

Участников случайным образом разделили на четыре группы. Одна группа не проходила никаких тренингов; участников двух других обучали различным приемам для улучшения памяти и логики. Тем временем четвертая, последняя группа проводила по десять часов в день за особого типа видеоиграми, предназначенными повышать, выражаясь компьютерным языком, «скорость обработки данных».

По прошествии пяти лет участники четвертой группы совершали вполовину меньше автомобильных аварий, чем остальные.

Десять лет спустя у тех из четвертой группы, кто прошел максимальный курс тренингов на быстрое реагирование мозга, риск развития старческого слабоумия сократился наполовину[23]23
  Hurley D. Could Brain Training Prevent Dementia? // The New Yorker. 2016. July 24. URL: https://www.newyorker.com/tech/annals-of-technology/could-brain-training-prevent-dementia.


[Закрыть] – к такому эффекту ни лекарства, ни другие способы терапии даже не приближаются.

В чем же состоят эти самые упражнения на тренировку скорости реагирования мозга? Пользователю предлагается следить за главным объектом на мониторе и при этом обращать внимание на появляющиеся маленькие иконки. Задача – не отрывать глаз от центра экрана и при этом точно распознавать возникающие на периферии, в боковых полях зрения, иконки. Чем скорее их распознаёшь, тем быстрее темп их появления и исчезновения.

Люди в возрасте не единственная категория, которой тренинги мозга могли бы принести реальную пользу. Как оперирующий нейрохирург онкологического профиля, я долгое время с беспокойством относился к послеоперационным методам лечения в виде химио– или лучевой терапии, которые предлагают пациентам мои коллеги. Меня всегда тревожили побочные эффекты этих методов для когнитивной функции человека. «Химический мозг», то есть угнетенность умственной деятельности после подобной терапии, проявляется не только как сильная утомляемость. Известны случаи, когда у детей, которым после онкологической операции проводили химиотерапию, на всю жизнь сохранялся пониженный IQ. И все же есть некоторый повод для оптимизма: пробные исследования программы когнитивного тренинга под названием Cogmed выявили ее способность предотвращать у детей такого рода изменения когнитивных способностей или восстанавливать, если они ослабились.

Программа Cogmed, право работать с которой имеют только психологи, специально обученные компанией-разработчиком, представляет собой серию компьютеризованных упражнений, требующих пристального внимания и концентрации. Например, вам показывают трехмерную решетку, отдельные секции которой на мгновение по очереди подсвечиваются, а ваша задача – воспроизвести с помощью мышки последовательность их подсветки. В другом упражнении нужно напечатать набор чисел после того, как программа произнесет их вслух, но выстроить в обратном порядке. Поначалу совсем простые упражнения постепенно усложняются, а благотворный эффект на внимание и способность концентрироваться усиливается по мере удлинения последовательности предлагаемых вариантов.

Тренинг мозга полезен даже здоровым молодым людям. Одно из самых строгих научных исследований на эту тему в 2018 году провели ученые из Гарварда в сотрудничестве с подразделением компании Honeywell Aerospace. К эксперименту привлекли 113 студентов ведущих университетов страны, чтобы сопоставить чистый эффект от развивающей мозг игры[24]24
  Modulating Fluid Intelligence Performance Through Combined Cognitive Training and Brain Stimulation / A. K. Brem, J. N. Almquist, K. Mansfield [et al.] // Neuropsychologia. 2018. Vol. 118, pt. A. Р. 107–114. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2018.04.008.


[Закрыть] с эффектом, который она дает в сочетании с одной из форм щадящей внешней стимуляции мозга – транскраниальной стимуляции постоянным током (transcranial direct current stimulation, или tDCS; в русскоязычной медицинской литературе этот метод часто называют транскраниальной микрополяризацией, или ТКМП. Прим. перев.)[25]25
  Подробнее о методе. Прим. ред.


[Закрыть]. Всего через три недели ученые выяснили, что студенты, тренировавшие мозг этой игрой под воздействием ТКМП, намного лучше справлялись с интеллектуальными тестами, в отличие от остальных.