Текст книги "Биология добра и зла. Как наука объясняет наши поступки"

Между тем на другом конце нейрона, аксональном, есть своя пластичность: аксоны могут давать свои ростки, которые отправляются осваивать новые пути. Вот удивительнейший и нагляднейший пример. Когда незрячий человек учится читать по шрифту Брайля, у него, как и положено, активируется тактильная область, но кроме нее, заметьте, возбуждается одновременно и зрительная кора{268}268
  R. Hamilton et al., “Alexia for Braille Following Bilateral Occipital Stroke in an Early Blind Woman,” Neuroreport 11 (2000): 237; E. Striem-Amit et al., “Reading with Sounds: Sensory Substitution Selectively Activates the Visual Word Form Area in the Blind,” Neuron 76 (2012): 640.


[Закрыть]. Иными словами, нейроны, которые обычно посылают аксоны в тактильную область, обрабатывающую информацию от кончиков пальцев, на этот раз заставляют аксоны уйти с маршрута на тысячи нейронных миль и дорасти до зрительной области. Описан один поразительный случай слепой от рождения женщины, у которой вследствие инсульта пострадала зрительная кора. В результате она потеряла способность читать по Брайлю. Выпуклые буквы казались ей теперь плоскими, нечеткими – но при этом другие тактильные функции остались в норме. В другом исследовании слепых людей учили ассоциировать буквы Брайля с определенным звуковым тоном; нужно было добиться того, чтобы последовательность звуков воспринималась как последовательность букв или слов. И когда такие обученные испытуемые «читали со звуком», то у них возбуждалась та часть зрительной коры, которая активируется при чтении у зрячих. Сходные явления известны и для глухих, использующих жестовый язык. Когда они смотрят на поющего человека, у них активируется та часть слуховой коры, которая в обычном случае возбуждается звуками речи.

При травмах нервная система может несколькими способами перепланировать себя. Предположим, при инсульте у человека повреждена часть коры, которая отвечает на тактильные сигналы, поступающие от руки. Тактильные рецепторы в пальцах в норме, но им не с кем вести переговоры. И в результате человек теряет чувствительность. Спустя месяцы, а иногда и годы аксоны, идущие от этих рецепторов, отращивают новые ветки в соседние области коры и там формируют новые синапсы. В результате руке вернется чувствительность, пусть и менее точная, чем раньше (так же снизится чувствительность той части тела, нейроны которой проецируются в область коры, принявшую аксонов-перебежчиков).

Давайте вообразим, что перестали работать тактильные рецепторы ладони. Теперь от них не идут аксоны к соответствующей области коры. Но кора не выносит пустоты, и вот уже аксоны от осязательных нейронов запястья пускают свои веточки на заброшенную соседнюю территорию в коре. Представим, что будет при деградации сетчатки, когда рецепторы из нее больше не посылают сигналов в зрительную кору. Как в случае со слепыми людьми, нейроны от кончиков пальцев, обученные читать азбуку Брайля, отсылают отростки в зрительную область, обустраивая там свой собственный лагерь. Или ситуация с псевдотравмой: после нескольких дней, проведенных испытуемым с повязкой на глазах, его слуховые нейроны начинают переориентироваться на зрительную область (и уходят обратно, когда повязку снимают){269}269
  S. Florence et al., “Large-Scale Sprouting of Cortical Connections After Peripheral Injury in Adult Macaque Monkeys,” Sci 282 (1998): 1117; C. Darian-Smith and C. Gilbert, “Axonal Sprouting Accompanies Functional Reorganization in Adult Cat Striate Cortex,” Nat 368 (1994): 737; M. Kossut and S. Juliano, “Anatomical Correlates of Representational Map Reorganization Induced by Partial Vibrissectomy in the Barrel Cortex of Adult Mice,” Nsci 92 (1999): 807; L. Merabet and A. Pascual-Leone, “Neural Reorganization Following Sensory Loss: The Opportunity of Change,” Nat Rev Nsci 11 (2010): 44; A. Pascual-Leone et al., “The Plastic Human Brain Cortex,” Ann Rev Nsci 28 (2005): 377; B. Becker et al., “Fear Processing and Social Networking in the Absence of a Functional Amygdala,” BP 72 (2012): 70; L. Colgin, “Understanding Memory Through Hippocampal Remapping,” TINS 31 (2008): 469; V. Ramirez-Amaya et al., “Spatial Longterm Memory Is Related to Mossy Fiber Synaptogenesis,” J Nsci 21 (2001): 7340; M. Holahan et al., “Spatial Learning Induces Presynaptic Structural Remodeling in the Hippocampal Mossy Fiber System of Two Rat Strains,” Hippocampus 16 (2006): 560; I. Galimberti et al., “Long-Term Rearrangements of Hippocampal Mossy Fiber Terminal Connectivity in the Adult Regulated by Experience,” Neuron 50 (2006): 749; V. De Paola et al., “Cell Type – Specific Structural plasticity of Axonal Branches and Boutons in the Adult Neocortex,” Neuron 49 (2006): 861; H. Nishiyama et al., “Axonal Motility and Its Modulation by Activity Are Branch-Type Specific in the Intact Adult Cerebellum,” Neuron 56 (2007): 472.


[Закрыть].

Предположим, что отростки нейронов из осязательной области, относящейся к кончикам пальцев, обученным азбуке Брайля, ушли в зрительную кору. И допустим, мы знаем, что тактильная область коры далеко отстоит от зрительной коры. Тогда нужно понять, каким образом нейроны, занятые осязанием, узнают:

а) что где-то в зрительной области есть пустующая территория;

б) что скучающие зрительные нейроны поспособствуют преобразованию выпуклостей под пальцами в читабельную информацию;

в) как вообще отправить аксональный отросток на неизведанную доселе территорию.

Сейчас ученые как раз и работают над этими вопросами.

Что происходит, когда слуховые нейроны посылают свои отростки в не занятую делом зрительную кору, расширяя таким образом зону своего влияния? У слепого обостряется слух – вот что происходит: мозг восполняет дефицит одной функции за счет усиления другой.

Итак, отростки сенсорных нейронов можно перенаправить в другие места. И если уж зрительные нейроны оказываются вовлечены в чтение по Брайлю, то и они, в свою очередь, вынуждены перепланировать путь собственных отростков в новые, соответствующие задаче места, где опять же потребуется перепланировка. Это волны пластичности.

Перепланировка постоянно происходит и в отсутствие травм. Мой любимый пример – музыканты. У них области коры, вовлеченные в обработку звуковой информации, существенно больше, чем у немузыкантов. Особенно это касается областей, отвечающих за звуки их собственного инструмента и определение высоты голоса. Чем раньше ребенка начинают учить музыке, тем сильнее эта перестройка{270}270
  C. Pantev and S. Herholz, “Plasticity of the Human Auditory Cortex Related to Musical Training,” Nsci Biobehav Rev 35 (2011): 2140.


[Закрыть].

Для такой перепланировки не требуется десятилетий практики, как показал в своей красивой работе Альваро Паскуаль-Леоне из Гарвардского университета{271}271
  A. Pascual-Leone, “Reorganization of Cortical Motor Outputs in the Acquisition of New Motor Skills,” in Recent Advances in Clin Neurophysiology, ed. J. Kinura and H. Shibasaki (Amsterdam: Elsevier Science, 1996), pp. 304–8.


[Закрыть]. Добровольцев-немузыкантов каждый день по два часа учили играть на пианино упражнение для пяти пальцев. Через несколько дней тренировок область моторной коры, заведующая движениями руки, расширилась, правда, это увеличение без последующих тренировок сохранялось всего около суток. По существу похоже на открытый Хеббом процесс, т. е. на усиление уже существующих связей после повторов действий. Но если ученик упорен в своих занятиях – по два часа ежедневно, то через четыре сумасшедшие недели перестройки в коре не исчезают, а сохраняются еще в течение многих дней. Предположительно, по мере тренировок отрастают новые аксоны и формируются новые нейронные связи. Любопытно, что такие же перестройки в коре происходили и у тех, кто это упражнение не играл по два часа в день, а воображал по два часа в день, как он его играет.

Еще одним примером подобных перестроек является расширение зоны коры, связанной с чувствительностью кожи вокруг сосков; это расширение регистрируется у самок крыс сразу после рождения детенышей. И другой пример – совсем иного рода: когда учишься жонглировать, то через несколько месяцев тренировок расширяется область зрительной коры, которая обрабатывает визуальную информацию о движениях[139]139
  Не каждая перепланировка в мозге имеет адекватное объяснение. Несколько лет назад, в период очень серьезных испытаний, у меня развился нервный тик – когда я из-за чего-то сильно расстраивался, у меня начинали ритмично дергаться указательный и средний пальцы на левой руке. И так несколько секунд. Что за черт!? Объяснений не было, но меня восхищает произвольность мозговой перепланировки, в результате которой из «огорченной» лимбической системы что-то отдавалось постукиванием в соответствующей моторной области.


[Закрыть]{272}272
  C. Xerri et al., “Alterations of the Cortical Representation of the Rat Ventrum Induced by Nursing Behavior,” J Nsci 14 (1994): 171; B. Draganski et al., “Neuroplasticity: Changes in Grey Matter Induced by Training,” Nat 427 (2004): 311.


[Закрыть].

Мы видим, что под влиянием опыта меняются число и сила синапсов, широта дендритного охвата и цели аксональных отростков. Пришло время самой главной революции для отяжелевшей нейробиологии.

Раскопки в куче исторического пепла

Вернемся к старой гипотезе, которую отвергли еще в те доисторические времена, когда Хебб пешком под стол ходил. А как же иначе – ведь мозг у взрослых не выращивает новые нервные клетки. Их число максимально у новорожденного, а потом оно неуклонно уменьшается, спасибо безрассудству и старению.

Чувствуете, куда мы клоним? К мозгу взрослого, и даже пожилого, человека, у которого появляются новые нейроны. Это открытие произвело революцию, началась новая эпоха. В 1965 г. внештатный преподаватель МТИ Джозеф Альтман (вместе со своим бессменным сотрудником Гопалом Дасом) впервые обнаружил признаки нейрогенеза у взрослых. Исследователи использовали совершеннейшую на тот момент технику. В новых клетках должна была быть и новенькая ДНК. Значит, нужно поискать специфические для ДНК компоненты. Возьмите раствор с составляющими ДНК, пометьте их радиоактивной меткой. Затем помеченные молекулы впрысните крысе, подождите сколько нужно и приступайте к разглядыванию крысиного мозга. Те нейроны, в которых обнаружится радиоактивная метка, родились прямо сейчас, построив себе новую ДНК.

Именно это и увидел Альтман в серии своих исследований{273}273
  J. Altman and G. Das, “Autoradiographic and Histological Evidence of Postnatal Hippocampal Neurogenesis in Rats,” J Comp Neurol 124 (1965): 319.


[Закрыть]. И как он сам отмечал, первые работы были прекрасно приняты, опубликованы в хороших журналах, все радовались сделанным открытиям. Но потом, спустя несколько лет, что-то изменилось, главные нейробиологические голоса высказались против альтмановских достижений – потому что этого просто не может быть, и точка. Он не смог получить штатную должность, преподавал в Университете Пердью, где ему не дали финансирования на работы по нейрогенезу у взрослых.

Вокруг темы так и царило молчание, пока доцент Университета Нью-Мексико по имени Майкл Каплан не продолжил исследования Альтмана, но с помощью новых методик. И снова результаты исследований получили резчайшую критику от сильных нейробиологического мира, включая влиятельную в нейробиологии фигуру Паско Ракича из Йельского университета{274}274
  M. Kaplan, “Environmental Complexity Stimulates Visual Cortex Neurogenesis: Death of a Dogma and a Research Career,” TINS 24 (2001): 617.


[Закрыть].

Ракич публично забраковал работу Каплана (и попутно Альтмана), заявив, что он сам пытался найти новые нейроны, но их нет, не нашел он их, а Каплан перепутал нейроны с другими клетками. Ракич так и сказал: «Может, в Нью-Мексико они и считаются нейронами, но у нас в Йеле это не нейроны». Каплан после этого ушел из науки, а четверть века спустя, оказавшись в центре бури восторгов по поводу переоткрытого взрослого нейрогенеза, опубликовал свои краткие воспоминания, озаглавив их «Сложность внешнего окружения стимулирует нейрогенез зрительной коры: Смерть догмы и научной карьеры» (Environmental Complexity Stimulates Visual Cortex Neurogenesis: Death of a Dogma and a Research Career).

Затем на целое десятилетие наступило затишье. И вдруг из лаборатории Фернандо Ноттебома, сотрудника Университета Рокфеллера, хлынули новости. Ноттебом, исключительно грамотный и опытный нейробиолог, прекрасный во всех отношениях человек, занимался исследованием нейробиологии птичьих песенок. У него имелась хорошая, высокочувствительная техника, и с ее помощью он показал нечто замечательное: в мозге птиц каждый год при выучивании новой территориальной песенки появляются новые нейроны.

С учетом того уважения, которым пользовался Ноттебом, а также высокого качества его научных изысканий, скептически настроенным оппонентам взрослого нейрогенеза пришлось примолкнуть. Однако они зашли с другой стороны: мол, птички, песенки, все это прекрасно, но с настоящими животными, с млекопитающими как быть?

Вскоре и с млекопитающими разобрались, подтвердив результаты на крысах с помощью новейших технологий. В основном это было сделано силами Элизабет Гулд из Принстонского университета и Фреда Гейджа из Института Солка.

Вскоре очень многие, используя разработанные методики, включились в работу по нейрогенезу у взрослых, и даже – подумать только! – сам Ракич{275}275
  S. Goldman and F. Nottebohm, “Neuronal Production, Migration, and Differentiation in a Vocal Control Nucleus of the Adult Female Canary Brain,” PNAS 80 (1983): 2390; J. Paton and F. Nottebohm, “Neurons Generated in the Adult Brain Are Recruited into Functional Circuits,” Sci 225 (1984): 4666; F. Nottebohm, “Neuronal Replacement in Adult Brain,” ANYAS 457 (1985): 143. Поразительная сага о нейрогенезе описана у: M. Specter, “How the Songs of Canaries Upset a Fundamental Principle of Science,” New Yorker, July 23, 2001.


[Закрыть]. Снова с его стороны повеяло скептицизмом. Ну да, мы видим новые нейроны у взрослых, но этих новообразований мало, они живут недолго и появляются не там, где нужно, – не в коре. И более того, новообразования наблюдаются у грызунов, а про приматов нам ничего неизвестно. Однако через некоторое время и для обезьян был доказан взрослый нейрогенез[140]140
  В своем превосходном интервью для еженедельника The New Yorker Ноттебом, излагая всю эту историю, сказал: «Паско исполнял роль твердолобого защитника стандартов. Что очень неплохо и даже необходимо… Но, как ни ужасно для меня говорить такое, я думаю, что Паско Ракич своими личными действиями затормозил развитие нейробиологии по меньшей мере на десятилетие».


[Закрыть]{276}276
  D. Kornack and P. Rakic, “Continuation of Neurogenesis in the Hippocampus of the Adult Macaque Monkey,” PNAS 96 (1999): 5768.


[Закрыть]. «Да-да, – сказали скептики, но как обстоят дела с человеком? И потом, кто сказал, что эти новые нейроны встраиваются в имеющиеся нейронные пути и там реально функционируют?»

Все это было, естественно, доказано и продемонстрировано. У взрослых людей новые нейроны появляются в гиппокампе (каждый месяц в нем заменяется около 3 % нейронов) и несколько меньше – в лобной коре{277}277
  G. Ming and H. Song, “Adult Neurogenesis in the Mammalian Central Nervous System,” Ann Rev Nsci 28 (2005): 223. Скорость замены нейронов в гиппокампе: G. Kempermann et al., “More Hippocampal Neurons in Adult Mice Living in an Enriched Environment,” Nat 386 (1997): 493; H. Cameron and R. McKay, “Adult Neurogenesis Produces a Large Pool of New Granule Cells in the Dentate Gyrus,” J Comp Neurol 435 (2001): 406. Нейрогенез у людей: P. Eriksson et al., “Neurogenesis in the Adult Human Hippocampus,” Nat Med 4 (1998): 1313. Модуляторы нейрогенеза: C. Mirescu et al., “Sleep Deprivation Inhibits Adult Neurogenesis in the Hippocampus by Elevating Glucocorticoids,” PNAS 103 (2006): 19170. Роль новых нейронов в познавательной способности: W. Deng et al., “New Neurons and New Memories: How Does Adult Hippocampal Neurogenesis Affect Learning and Memory?” Nat Rev Nsci 11 (2010): 339; T. Shors et al., “Neurogenesis in the Adult Rat Is Involved in the Formation of Trace Memories,” Nat 410 (2001): 372; T. Shors et al., “Neurogenesis May Relate to Some But Not All Types of Hippocampal-Dependent Learning,” Hippocampus 12 (2002): 578.


[Закрыть]. Этот процесс идет на протяжении всей жизни человека. Нейрогенез в гиппокампе усиливается, например, во время обучения и повторения упражнений, при выделении эстрогена, использовании антидепрессантов, содержании в обогащенной среде, поражении мозга[141]141
  Известие о том, что травмы, в частности при инсультах, индуцируют нейрогенез, вызвало волну радости. Ура! У мозга имеются свои способы для самовосстановления, ну не чудесно ли? Но с самого начала стало ясно, что если нейрогенез и срабатывает, то далеко не в полной мере, ведь многие неврологические инсульты оставляют после себя невосстановимую кашу. Исследования мало-помалу открывают, что новые нейроны, выросшие после инсульта, могут иногда не улучшать, а ухудшать положение, прорастая в таких областях, где они совсем некстати, встраиваясь неудобным образом в нейронные пути и вызывая склонность к припадкам. Пользуясь терминологией из главы 1, можем назвать это своего рода нейронным «патологическим альтруизмом» – будьте осторожны, когда юные нейроны, еще не знающие жизни, протягивают аксон помощи.


[Закрыть], но приостанавливается при действии стрессогенных факторов[142]142
  Перечисление различных факторов, которые усиливают или ослабляют нейрогенез, тонет в деталях. Если определенное число нейронов встроилось в действующий нейронный каскад, то для этого потребовалось: а) произвести некоторое количество новых клеток из стволовых клеток мозга; б) превратить некоторое количество новых клеток в нейроны; в) устроить все так, чтобы эти новые нейроны не деградировали, а, наоборот, в темпе образовали функциональные синапсы. И каждый из процессов – обучение, упражнения, стресс и т. д. – влияет по-своему на эти этапы нейрогенеза. К тому же – и это только усложняет картину – стрессовые факторы и сами разнятся. Если крыса вырабатывает глюкокортикоиды, потому что где-то неподалеку хищник и у нее включается сирена «замри-беги», то это совсем не то же самое, как если бы она в свое удовольствие бегала в колесе и у нее выбрасывалось бы ровно столько же глюкокортикоидов. В первом случае нейрогенез затормаживается, а во втором – усиливается (иными словами, «плохой» и «хороший» стресс срабатывают противоположным образом).


[Закрыть]{278}278
  К сноске о беге, глюкокортикоидах и нейрогенезе: S. Droste et al., “Effects of Long-Term Voluntary Exercise on the Mouse Hypothalamic-Pituitary-Adrenocortical Axis,” Endo 144 (2003): 3012; H. van Praag et al., “Running Enhances Neurogenesis, Learning, and Long-Term Potentiation in Mice,” PNAS 96 (1999): 13427; G. Kempermann, “New Neurons for ‘Survival of the Fittest,’” Nat Rev Nsci 13 (2012): 727.


[Закрыть]. И что интересно, новые нейроны, встраиваясь в действующие нервные пути, демонстрируют возбудимость, как в перинатальном мозге. Вступив в работающий коллектив нейронов, они становятся ключевыми фигурами в деле интеграции новой информации в уже существующие схемы; данный процесс иногда называют вычленением паттерна. Это происходит, когда вы понимаете, что два объекта, которые вы раньше считали одним и тем же, на самом деле различаются – тюлени и моржи, например, или разрыхлитель для выпечки и сода, или, скажем, Зои Дешанель и Кэти Перри[143]143
  Эти американские киноактрисы внешне поразительно похожи друг на друга. – Прим. ред.


[Закрыть].

В современной нейробиологии нейрогенез у взрослых – это горячая тема. Так, за пять лет после публикации статья Альтмана была процитирована (в положительном ключе) 25 раз, за последние пять лет она получила больше тысячи цитирований. Изучается, например, как упражнения стимулируют нейрогенез (в основном исследования направлены на исследование уровня факторов роста в мозге), как нейроны узнают, куда им расти, вызывается ли депрессия нарушением нейрогенеза в гиппокампе и является ли стимуляция нейрогенеза необходимым условием работы антидепрессантов{279}279
  L. Santarelli et al., “Requirement of Hippocampal Neurogenesis for the Behavioral Effects of Antidepressants,” Sci 301 (2003): 80.


[Закрыть].

Почему ушло так много времени на принятие идеи о взрослом нейрогенезе? Я расспрашивал об этом целый ряд людей, имевших к данному вопросу самое непосредственное отношение. И был поражен разнообразием ответов. С одной стороны, высказывалось мнение, что когда Ракич и иже с ним держали науку в кулаке, то старались обеспечить высокое качество исследований, ведь если оглянуться на героический путь сопротивления, все же нужно признать, что не все работы были безупречны.

С другой стороны, люди говорили, что, поскольку Ракич не смог сам обнаружить взрослый нейрогенез, он и не принял его. В таком немного психоаналитическом видении истории, где адепты старого мира изо всех сил цепляются за свои догмы под натиском надвигающихся перемен, картинка немного смазывается фигурой самого Альтмана, который вовсе не был юным бунтарем, запертым в подвальных архивах. Он ведь на самом деле был даже немного старше самого Ракича и остальных главных скептиков. Хорошо бы историки как следует разобрались во всем, а вместе с ними и сценаристы, и – есть у меня такая надежда – Нобелевский комитет.

Альтман, которому на момент написания этой книги было 89 лет[144]144
  Джозеф Альтман скончался в 2016 г. в возрасте 90 лет. – Прим. ред.


[Закрыть], в 2011 г. опубликовал статью с воспоминаниями{280}280
  J. Altmann, “The Discovery of Adult Mammalian Neurogenesis,” in Neurogenesis in the Adult Brain I, ed. T. Seki, K. Sawamoto, J. Parent, and A. Alvarez-Buylla (New York: Springer-Verlag, 2011).


[Закрыть]. Частью она звучит растерянно и горестно: все ведь сначала так обрадовались, что же произошло потом? Может, как он предполагает, нужно было меньше времени проводить в лаборатории и больше внимания уделять маркетингу, продвижению своего открытия? В статье угадывается амбивалентность некогда изгнанного, но как минимум полностью реабилитированного пророка. Он смотрит на вещи философски: да, я венгерский еврей, сбежавший из нацистского лагеря; после этого все остальное воспринимается спокойно.

И другие области нейропластичности

Мы увидели, как взрослый опыт может изменить число синапсов и дендритных веточек, перекроить нейронные связи и активировать нейрогенез{281}281
  C. Lord et al., “Hippocampal Volumes Are Larger in Postmenopausal Women Using Estrogen Therapy Compared to Past Users, Never Users and Men: A Possible Window of Opportunity Effect,” Neurobiol of Aging 29 (2008): 95; R. Sapolsky, “Glucocorticoids and Hippocampal Atrophy in Neuropsychiatric Disorders,” AGP 57 (2000): 925; A. Mutso et al., “Abnormalities in Hippocampal Functioning with Persistent Pain,” J Nsci 32 (2012): 5747; J. Pruessner et al., “Stress Regulation in the Central Nervous System: Evidence from Structural and Functional Neuroimaging Studies in Human Populations,” PNE 35 (2010): 179; J. Kuo et al., “Amygdala Volume in Combat-Exposed Veterans With and Without Posttraumatic Stress Disorder: A Cross-sectional Study,” AGP 69 (2012): 1080.


[Закрыть]. Все вместе эти эффекты могут оказаться весьма значительными и реально повлиять на размер тех или иных областей мозга. Так, эстроген в постменопаузе увеличивает размер гиппокампа (в основном за счет новых дендритов и нейронов). А во время продолжительной депрессии гиппокамп сжимается, что приводит к когнитивным проблемам; атрофия гиппокампа с соответствующим увеличенным уровнем глюкокортикоидов отражает его склонность к стрессам. Проблемы с памятью и уменьшение размеров гиппокампа наблюдаются также у пациентов с хроническим болевым синдромом или синдромом Кушинга (это нарушения, при которых опухоли вызывают резкое повышение уровня глюкокортикоидов). И даже так: при посттравматических стрессах возрастает объем миндалины и, насколько нам известно, ее возбудимость. Во всех этих случаях не ясно, насколько эффекты стресса/глюкокортикоидов вызваны изменением числа нейронов или дендритных веточек[145]145
  В случае самого тяжелого стресса и чрезмерного уровня глюкокортикоидов можно наблюдать одну из жестоких сторон нейропластичности: когда нейроны гиппокампа вовсе отмирают. Это, естественно, чудовищная крайность, но кто знает, как срабатывают эти процессы при стрессах переходных форм и интенсивностей.


[Закрыть].

Одним их ярких примеров того, что размеры тех или иных участков мозга меняются под влиянием опыта, является задняя часть гиппокампа – область, связанная с пространственной памятью. Известно, что таксистам как раз данный вид памяти и помогает заработать на хлеб с маслом. И выяснилось, что у лондонских таксистов[146]146
  Лондон в донавигаторную эпоху был одним из самых сложных для автомобилистов городов мира, где и без того непростая география усложняется многочисленными улицами с односторонним движением. – Прим. пер.


[Закрыть] эта часть мозга увеличена. В следующем же лондонском исследовании было проведено нейросканирование мозга таксистов как до, так и после получения лицензии; а это, как отмечала газета The New York Times, самый жесткий из всех подобных отборов. У таксистов – счастливых обладателей лицензий, и только у них, за время многолетней подготовки к тестированию, как оказалось, размер задней части гиппокампа заметно увеличился{282}282
  E. Maguire et al., “Navigation-Related Structural Change in the Hippocampi of Taxi Drivers,” PNAS 97 (2000): 4398; K. Woollett and E. Maguire, “Acquiring “the Knowledge” of London’s Layout Drives Structural Brain Changes,” Curr Biol 21 (2011): 2109. Интересная дискуссия о том, зачем водителям лондонского такси нужен увеличенный гиппокамп, разворачивается вокруг необходимости сдавать сложнейший экзамен для получения лицензии: J. Rosen, “The Knowledge, London’s Legendary Taxi-Driver Test, Puts Up a Fight in the Age of GPS,” New York Times Magazine, November 10, 2014.


[Закрыть].

Следовательно, и опыт, и состояние здоровья, и гормональные флуктуации могут всего за несколько месяцев изменить размер тех или иных областей мозга. Упражнения и опыт плюс к этому вызывают долговременные изменения в числе рецепторов различных нейромедиаторов и гормонов, а также в количестве ионных каналов и в уровне экспрессии генов, работающих в мозге (это мы рассмотрим в главе 8){283}283
  S. Mangiavacchi et al., “Long-Term Behavioral and Neurochemical Effects of Chronic Stress Exposure in Rats,” J Neurochemistry 79 (2001): 1113; J. van Honk et al., “Baseline Salivary Cortisol Levels and Preconscious Selective Attention for Treat: A Pilot Study,” PNE 23 (1998): 741; M. Fuxjager et al., “Winning Territorial Disputes Selectively Enhances Androgen Sensitivity in Neural Pathways Related to Motivation and Social Aggression,” PNAS 107 (2010): 12393; I. McKenzie et al., “Motor Skill Learning Requires Active Central Myelination,” Sci 346 (2014): 318; M. Bechler and C. ffrench-Constant, “A New Wrap for Neuronal Activity?” Sci 344 (2014): 480; E. Gibson et al., “Neuronal Activity Promotes Oligodendrogenesis and Adaptive Myelination in the Mammalian Brain,” Sci 344 (2014): 487; J. Radley et al., “Reversibility of Apical Dendritic Retraction in the Rat Medial Prefrontal Cortex Following Repeated Stress,” Exp Neurol 196 (2005): 199; E. Bloss et al., “Interactive Effects of Stress and Aging on Structural Plasticity in the Prefrontal Cortex,” J Nsci 30 (2010): 6726.


[Закрыть].

При хроническом стрессе в прилежащем ядре не хватает дофамина, в результате чего крысы начинают вести себя приниженно по отношению к товарищам, а у человека развивается депрессия. Как мы отмечали в предыдущей главе, у крысы, которая выиграла битву на своей территории, в прилежащем ядре и вентральной покрышке наблюдается долговременный рост уровня тестостероновых рецепторов и тем самым усиливается «тестостероновое» удовольствие. А еще есть такой паразит Toxoplasma gondii, который может забраться в мозг. Крыса в этом случае через несколько недель или месяцев становится совершенно бесстрашной, и даже запах кошки ее не пугает. У человека этот паразит тоже снижает уровень страха и увеличивает импульсивность, но срабатывает более тонко, чем у крыс.

В общем и целом все, что в принципе в нервной системе смогли измерить, продемонстрировало изменения в ответ на упорно действующий стимул. А при определенных условиях все измененное зачастую возвращалось в исходное состояние[147]147
  Так, например, считалось, что по требованию обстоятельств гены, работающие в мозге, могут необратимо включаться и выключаться. Но, как выяснилось, это не так, данный процесс обратим. Так же, как и атрофия гиппокампа при синдроме Кушинга оказалось обратимой: после удаления опухоли он восстанавливается в течение года или около того. Печальная картина наблюдается при серьезной хронической депрессии; как показано во многих исследованиях, даже после успешного лечения заболевания гиппокамп не восстанавливается. А с возрастом действие депрессии усугубляется, т. к. уменьшается обратимость вызванных ею нарушений, таких как втягивание дендритных шипиков.


[Закрыть].

Некоторые выводы

Открытие взрослого нейрогенеза стало настоящей революцией; с какой стороны ни посмотреть, нейропластичность – исключительно важная область исследований. Так обычно и бывает, когда эксперты твердят, что чего-то не может быть, а оно оборачивается правдой{284}284
  N. Doidge, The Brain That Changes Itself: Stories of Personal Triumph from the Front of Brain Science (New York: Penguin, 2007); S. Begley, Train Your Mind, Change Your Brain: How a New Science Reveals Our Extraordinary Potential to Transform Ourselves (New York: Ballantine Books, 2007); J. Arden, Rewire Your Brain: Think Your Way to a Better Life (New York: Wiley, 2010)


[Закрыть]. Для нас тема привлекательна еще и потому, что в ней заключены наши оптимистические чаяния. Посмотреть хотя бы на заглавия посвященных ей книг: «Пластичность мозга: Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга», «Тренируй свой ум, измени свой мозг», «Укрощение амигдалы и другие инструменты тренировки мозга», – все они подразумевают некую новую нейрологию, т. е. такую, которая на полную катушку задействует нейропластичность.

Но кое-что все же следует воспринимать с аккуратностью.

а) Вспомним предостережение из прошлых глав: мы не принимаем оценочных суждений, в том числе и относительно нейропластичности. Для слепых и глухих людей перестройка нейронных путей видится прекрасной, волнующей и обнадеживающей. Лондонские таксисты со своим увеличенным гиппокампом – это вообще замечательно. А уж про музыкантов c разросшейся и специализированной слуховой корой нечего и говорить. Но, с другой стороны, при травмах миндалина разрастается, а гиппокамп атрофируется, формируя устойчивое ПТСР – разве это не страшно? А увеличение числа моторных нейронов при тренировке подвижности пальцев? Если речь идет о нейрохирурге, то мы только за, а если о взломщике, то мы, безусловно, против;

б) Нейропластичность определенно не бесконечна. В противном случае любое серьезное повреждение головного или спинного мозга рано или поздно залечивалось бы. И более того, пределы нейропластичности понятны на бытовом уровне. В книгах Малкольма Гладуэлла[148]148
  Малкольм Гладуэлл (род. в 1963 г.) – канадский журналист, автор целого ряда научно-популярных бестселлеров в области социологии.


[Закрыть] есть пассажи относительно того, какое необъятное количество практики требуется, чтобы стать настоящим мастером своего дела: 10 000 часов – вот это волшебное число. Но при этом возможен откат назад, потому что даже это количество часов не гарантирует того объема нейропластичности, который превратил бы обычного человека в супербейсболиста или супервиолончелиста.

Если мы получим возможность влиять на нейропластичность при необходимости восстановить ту или иную функцию, это будет просто великолепно и исключительно перспективно для неврологии. Но данная тема далека от содержания нашей книги. Несмотря на потенциальные ресурсы нейропластичности, мы вряд ли когда-нибудь дойдем до того, чтобы, к примеру, накапать в нос какой-нибудь фактор роста и стать более открытым и милосердным или, скажем, с помощью генной терапии подкрутить нейропластичность и вылечить пациента с жалобами на неконтролируемые вспышки агрессии.

Тогда – в контексте этой книги – зачем нам нужно знать о нейропластичности? Я бы остановился на ее психологических аспектах. Тут нелишне вспомнить те фрагменты главы 2, где говорилось о нейросканировании мозга пациентов с посттравматическим синдромом, у которых наблюдалось уменьшение объема гиппокампа (очевидный пример неблагоприятного эффекта нейропластичности). Я тогда съязвил, что суды выглядели посмешищем со своим требованием томограмм мозга таких пациентов, ведь и без того очевидно, что у этих бедняг-ветеранов имеются глубокие органические поражения мозга.

Подобным образом с нейропластичностью функциональная податливость мозга более осязаема, более «научно доказуема». Да, мозг меняется. И люди меняются. Мы говорили в этой главе о неделях и месяцах – за такой промежуток времени жители некоторых арабских стран смогли из безгласных теней вырасти до низвергателей тираний, Роза Паркс, оставив позицию жертвы, оказалась катализатором мирового антирасистского процесса, Садат и Бегин перестали враждовать и стали строителями мира, Мандела из тюремного заключенного превратился в крупного политика. И не только те, кого я упомянул, – вместе с ними и все остальные были захвачены мощными событиями. Новый мир ведет к новому мировоззрению, а это означает обновленный мозг. И чем более осязаема и реальна нейробиология этих изменений, тем легче представить себе, что все эти изменения, а с ними и прекрасные события прошлого могут повториться.