Текст книги "Чистый лист: Природа человека. Кто и почему отказывается признавать ее сегодня"

Первичная зрительная кора – блок внизу, обозначенный VI. Это лишь одна из как минимум 50 отдельных областей мозга, занятых обработкой визуальной информации. (Несмотря на то что схема напоминает сваренные спагетти, не каждый элемент с чем-то связан. На самом деле мозг создает только третью часть всех теоретически возможных связей.) Первичной зрительной коры как таковой недостаточно, чтобы видеть. На самом деле она настолько глубоко скрыта в визуальной системе, что Фрэнсис Крик и нейроученый Кристоф Кох доказывали, что мы не осознаем ничего, что там происходит{224}224
  Crick & Koch, 1995.


[Закрыть]. То, что мы видим, – знакомые разноцветные объекты, расположенные в определенном порядке или двигающиеся по определенным траекториям, – результат работы этого хитроумного изобретения в целом. Так что даже если внутреннее строение блока VI полностью определяется поступающей из внешнего мира информацией, нам придется объяснить архитектуру остальной части зрительной системы – 50 других блоков и связей между ними. Я не утверждаю, что генетически запрограммирована вся диаграмма целиком, но ее бо́льшая часть – скорее всего, да{225}225
  Bishop, Coudreau, & O'Leary, 2000; Bourgeois, Goldman-Rakic, & Rakic, 2000; Chalupa, 2000; Katz, Weliky, & Crowley, 2000; Levitt, 2000; Miyashita-Lin et al., 1999; Rakic, 2000; Rakic, 2001; Verhage et al., 2000; Zhou & Black, 2000.


[Закрыть].

И конечно, зрительную систему тоже нужно поставить на свое место, потому что это только часть мозга. В коре насчитывается более 50 зон с различными связями и анатомией, и зрительная система преобладает примерно в полудюжине из них. Другие зоны обеспечивают прочие функции – язык, мышление, планирование, социальные навыки. И хотя никто не знает, до какой степени они генетически предуготовлены для выполнения своих вычислительных ролей, есть основания считать, что влияние генов значительно{226}226
  См. предыдущую ссылку, а также Geary & Huffman, 2002; Krubitzer & Huffman, 2000; Preuss, 2000; Preuss, 2001; Tessier-Lavigne & Goodman, 1996.


[Закрыть]. Разделение закладывается еще в утробе, даже если кора в процессе развития отрезана от сигналов из внешнего мира. Когда мозг развивается, в различных его областях активируются разные наборы генов. Мозг обладает целым комплектом механизмов для установления связей между нейронами, включая молекулы, которые притягивают или отталкивают аксоны (выходные волокна нейронов), чтобы направить их к цели, и молекулы, которые приклеивают их в нужном месте или же, наоборот, мешают присоединению. Число, размер и возможность образования связей в корковых зонах разные у разных видов млекопитающих, различаются они и среди людей и других приматов. Это разнообразие – продукт генетических мутаций в процессе эволюции, в чьи тайны мы только начинаем проникать{227}227
  Geary & Huffman, 2002; Krubitzer & Huffman, 2000; Preuss, 2000; Preuss, 2001.


[Закрыть]. Например, недавно генетики обнаружили, что в развивающемся мозге человека и в развивающемся мозге шимпанзе активны различные наборы генов{228}228
  D. Normile, «Gene expression differs in human and chimp brains,» Science, 292, 2001, pp. 44–45.


[Закрыть].

Под микроскопом разные части коры не отличаются друг от друга, что, как кажется, противоречит предположению о функциональной специализации зон коры. Но поскольку мозг – система обработки информации, это практически ничего не значит. Микроуглубления на поверхности компакт-диска выглядят одинаково, независимо от того, что на нем записано, и строчки букв в разных книгах выглядят одинаково для того, кто не умеет читать. Содержание носителя информации кодируется комбинациями элементов (что касается мозга – особенностями нервных связей) и не зависит от того, как они выглядят.

Да и кора – это еще не весь мозг. Под ней находятся другие отделы, управляющие важными сторонами человеческой природы. Гиппокамп, объединяющий память и поддерживающий ментальные карты, амигдала, окрашивающая опыт эмоциями, и гипоталамус, порождающий сексуальное желание и прочие влечения. Многие нейроученые, даже впечатленные пластичностью коры, признают, что подкорковые структуры гораздо менее пластичны{229}229
  Kaas, 2000, p. 224.


[Закрыть]. Это не мелкая придирка к анатомии. Некоторые комментаторы считают, что нейропластичность отменяет эволюционную психологию, потому что подвижность коры якобы доказывает, что специализация мозга не заложена в процессе эволюции{230}230
  Hardcastle & Buller, 2000; Panksepp & Panksepp, 2000.


[Закрыть]. Но большинство предположений эволюционной психологии касается стимулов вроде страха, секса, любви и агрессии, которые по большей части базируются в подкорковых структурах. И какой бы теории мы ни придерживались, в любом случае врожденные человеческие способности должны располагаться в сети корковых и подкорковых зон, а не в каком-то одном участке сенсорной коры.

* * *

И еще один важный факт, касающийся мозга, был забыт на волне недавнего энтузиазма по поводу пластичности. Открытие, что активность нейронов критически важна для построения мозга, еще не доказывает, что научение имеет решающее значение в его формировании или что гены не играют роли в этом процессе.

Вопросы развития нервной системы часто рассматриваются в терминах врожденного и приобретенного, но более полезно было бы думать об этом как о проблеме биологии развития – как из клубка идентичных клеток создаются функционирующие узкоспециализированные органы. Сделать так – значит перевернуть традиционные ассоцианистские представления с ног на голову. Первичная сенсорная кора, вместо того чтобы быть самой устойчивой частью мозга, на базе которой строятся последующие все более пластичные этажи, может оказаться той зоной, успешное развитие которой сильнее всего зависит от поступающей сенсорной информации.

Сборка мозга целиком по жестко заданной генетической схеме совершенно исключена по двум причинам. Первая – ген не может спрогнозировать все детали среды, в том числе среды, образованной остальными генами генома. Он должен создать адаптивную программу развития, гарантирующую, что организм как целое будет функционировать правильно с учетом любых условий питания, других генов, темпов роста в течение жизни, случайных отклонений, физического и социального окружения. А это требует обратной связи со всеми частями организма в процессе его развития.

Рассмотрим это на примере тела. Гены, строящие бедренную кость, не могут определить точную форму ее головки, потому что головка должна подходить к углублению в кости таза, форма которого задается другими генами, питанием, возрастом и случаем. Так что головка бедра и углубление для него меняют свою форму, подстраиваясь друг под друга, пока ребенок пинается в матке. Мы знаем это наверняка, потому что парализованные в процессе развития экспериментальные животные рождаются с сильно деформированными суставами. Точно так же гены, управляющие развитием линзы глаза, не знают, как глубоко должна располагаться сетчатка, а гены сетчатки ничего не знают о линзе. Поэтому мозг младенца обладает механизмом обратной связи, использующим сигналы о том, насколько четкое изображение формируется на сетчатке, для того чтобы ускорить или замедлить рост глазного яблока. Это хорошие примеры «пластичности», но сравнение с пластилином все равно ошибочно. Эти механизмы не предназначены для того, чтобы различные влияния среды формировали разные органы. Наоборот, они должны гарантировать, что способный выполнять свои обязанности орган со стабильными параметрами сформируется правильно несмотря на влияние среды.

Как и тело, мозг тоже должен использовать петли обратной связи, чтобы сформироваться в работающую систему. Это особенно верно для сенсорных зон, которые должны синхронизироваться с растущими органами чувств. Одна эта причина уже должна навести нас на мысль, что активность мозга важна для его собственного развития, даже если его конечное состояние, как в случае головки бедренной кости и глаза, задано генетически. Как это происходит до сих пор по большей части загадка, но мы знаем, что нейронная стимуляция по определенной схеме может запустить экспрессию гена и что один ген может включить еще несколько{231}231
  Gu & Spitzer, 1995.


[Закрыть]. Так как каждая клетка мозга содержит полную генетическую программу, у нейронов есть механизмы, способные запустить развитие генетически запрограммированных нейронных связей в любой из нескольких зон. Если так, активность мозга не формирует мозг; она только сообщает геному, куда должна вести та или иная нейронная цепь.

Так что даже крайние приверженцы идеи «врожденности» не обязаны верить, что мозг сам себя дифференцирует с помощью эквивалента GPS координат внутри черепа, следуя правилам вроде: «Если вы находитесь между левым виском и левым ухом, станете языковой цепочкой» (или цепью страха, или цепью для распознавания лиц). Программа развития может быть запущена в части развивающегося мозга комбинацией внешней стимуляции, паттернов импульсов, химических и других сигналов. Окончательным результатом могут быть способности, которые у разных людей располагается в разных частях мозга. В конце концов, мозг – орган для вычислений, а вычисления могут происходить в разных местах, если только программа обработки информации одна и та же. В компьютере файл или программа могут храниться в разных местах в памяти или быть разбиты по различным секторам на диске и в любом случае работать без сбоев. И нет ничего удивительного в том, что растущий мозг, по крайней мере, настолько же подвижен в распределении нервных ресурсов в ответ на требования мыслительных операций.

Другая причина того, что мозг не может полагаться на исчерпывающий генетический план, состоит в том, что ресурсы генома ограниченны. Гены постоянно мутируют на протяжении эволюции, и естественный отбор избавляется от неудачных, но довольно медленно. Большинство эволюционных биологов считают, что естественный отбор может поддерживать лишь такой геном, который не очень велик. Это значит, что генетические планы сложного мозга должны быть спрессованы в минимальный объем, достаточный для его развития и правильной работы. И хотя больше половины генома работает в основном или исключительно в мозге, имеющегося количества генов отнюдь не достаточно, чтобы определить схему связей внутри него.

Программам развития мозга требуется большая изобретательность. Возьмем, например, задачу правильного присоединения каждого аксона (выходного волокна нейрона), связывающего глаза с мозгом. Соседние точки глаза должны быть связаны с соседними точками в мозге (это называется топографическое картирование), и соответствующие области обоих глаз должны располагаться в мозге рядом, но не путаться одна с другой.

Вместо того чтобы давать каждому аксону генетически определенный адрес, мозг млекопитающего организует связи более хитрым способом. Изучая развитие мозга кошек, нейроученый Карла Шац обнаружила, что нейроны сетчатки возбуждаются волнами: сначала в одном направлении, затем в другом{232}232
  Catalano & Shatz, 1998; Crair, Gillespie, & Stryker, 1998; Katz & Shatz, 1996.


[Закрыть]. Это значит, что нейроны, расположенные в одном глазу рядом, активизируются примерно в одно и то же время, часто под воздействием одной и той же волны. Но активность аксонов из разных глаз или из отдаленных друг от друга точек в одном глазу не будет коррелировать, потому что волна, активизировавшая один, не затронет другой. Для примера: вы можете представить себе схему рассадки фанатов на стадионе, имея данные о том, кто из них и в какой последовательности встает, создавая «волну» (потому что люди, встающие в одно и то же время, должны сидеть рядом). Так же и мозг может реконструировать схему пространственного размещения нейронов обоих глаз, прислушиваясь к тому, какие наборы входных нейронов активизируются одновременно. Одно из правил научения в нейронных сетях, впервые сформулированное психологом Дональдом Хеббом, гласит: «Нейроны, которые возбуждаются вместе, связаны друг с другом; несинхронизированные нейроны не связаны». Пока волны активности днями и неделями пересекают сетчатку вдоль и поперек, зрительный таламус, расположенный ниже, может образовать слои, каждый из которых связан с одним из глаз, причем соседние нейроны соответствуют соседним зонам сетчатки. Теоретически кора больших полушарий может строить собственные связи точно так же{233}233
  Catalano & Shatz, 1998; Crair, Gillespie, & Stryker, 1998; Katz & Shatz, 1996; Stryker, 1994.


[Закрыть].

Какие части мозга на самом деле используют технику самоинсталляции – это другой вопрос. Зрительная система, похоже, не нуждается в механизмах построения топографически организованных связей; грубая топографическая схема развивается под прямым контролем генов. Некоторые нейроученые верят, что технику «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» можно использовать, чтобы сделать картирование более точным или чтобы разделить информацию, поступающую от правого и левого глаза{234}234
  Каталано и Шатц, 1998; Страйкер, 1994.


[Закрыть]. Это предположение тоже оспаривается, но давайте примем его за истину и посмотрим, к чему это нас приведет.

Процесс «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» теоретически мог бы запускаться от того, что глаза созерцают мир. Мир имеет линии и контуры, стимулирующие соседние части сетчатки одновременно, что обеспечивает мозг информацией, необходимой для установки и тонкой настройки стандартной карты. Но в случае с кошками Шатц система работала вообще без поступления информации из внешнего мира. Зрительная система развивается в беспросветной темноте утробы, прежде чем откроются глаза животного и прежде чем палочки и колбочки свяжутся друг с другом и начнут функционировать. Волны активности сетчатки генерируются ее тканями эндогенно в течение того периода, в который зрительная зона мозга должна сформировать свои связи. Другими словами, глаз генерирует тестовое изображение и мозг использует его для завершения своей собственной сборки. Обычно аксон, идущий из глаза, несет информацию об объектах внешнего мира, но программа развития заставляет эти аксоны доставлять также информацию о том, какие нейроны идут из того же глаза или места в глазу. Грубая аналогия пришла мне на ум, пока я наблюдал, как настройщик кабельного телевидения определяет, в какую комнату ведут кабели от оборудования, размещенного в подвале. Он присоединил генератор звука, который еще называют «пищалкой», к кабелю в спальне и побежал вниз, чтобы проверить сигнал на каждом конце пучка проводов, торчащих из стены. Хотя кабели должны передавать телевизионный сигнал наверх, а не звуковой вниз, в процессе отладки их можно использовать и таким образом, потому что свойства кабеля это позволяют. Вывод очевиден – открытие, что развитие мозга зависит от его активности, может ничего не говорить об опыте или научении, кроме того, что мозг, создавая связи, использует в своих интересах собственную способность передавать информацию.

«Возбуждаются-вместе-связываются-вместе» – это трюк, который решает конкретную задачу – связывание поверхности рецептора с его географической репрезентацией в коре. Эта проблема существует не только для зрительной системы, но и для других пространственных ощущений, например осязания. Потому что задача разбиения участка первичной зрительной коры, получающего информацию от двухмерной поверхности сетчатки, подобна задаче разбиения участка первичной соматосенсорной коры, получающей информацию от двухмерной поверхности кожи. Даже слуховая система может использовать этот фокус, потому что сигналы, представляющие различные частоты (звуки определенной высоты), рождаются в одномерной мембране внутреннего уха, а мозг трактует высоту в слуховых ощущениях так же, как пространство в зрении и осязании.

Однако этот фокус может и не пригодиться больше нигде в мозге. Обонятельная система, например, формирует связи, с помощью совершенно иной технологии. Если зрение, слух и осязание организованы согласно месту сенсорной коры, в которое прибывают сигналы от органов чувств, то запахи приходят смешанными и анализируются с точки зрения их химического состава, причем каждый компонент определяется особым рецептором в носу. Каждый рецептор присоединен к нейрону, несущему сигнал в мозг, и в данном случае геном действительно использует тысячи генов, связывая аксоны с соответствующим местом в мозге – отдельный ген для каждого аксона. При этом он замечательным способом экономит гены. Белок, производимый каждым геном, используется дважды: сначала в носу, как рецептор для определения запахов в воздухе, а затем в мозге, как маркер для конца соответствующего аксона, направляющий его к нужной точке обонятельной луковицы{235}235
  Wang et al., 1998.


[Закрыть].

Задача создания связей отличается и в других частях мозга, например в продолговатом мозге, генерирующем глотательный рефлекс и другие рефлекторные действия, в амигдале, отвечающей за страх и другие эмоции, в вентромедиальной фронтальной коре, вовлеченной в социальное мышление. Техника «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» может быть идеальным методом для сенсорных карт и других структур, которые должны просто дублировать информацию о мире или о других частях мозга, таких как первичная сенсорная кора для зрения, слуха и осязания. Но другие области мозга, выполняющие такие функции, как обоняние, глотание, избегание опасности или завоевание друзей, должны быть связаны с помощью более сложных технологий. Это только следствие того главного аргумента, с которого я начал эту главу: внешняя среда не может указывать различным частям организма, каковы их цели.

Доктрина экстремальной пластичности использует пластичность первичной сенсорной коры как метафору того, что якобы происходит в мозге повсеместно. Как показывает изложенное выше, это не очень хорошая метафора. Если пластичность сенсорной коры символизирует пластичность психической жизни в целом, как легко было бы изменить то, что нам не нравится в себе или в других людях! Возьмем пример, далекий от зрения, – сексуальную ориентацию. Большинство гомосексуальных мужчин впервые чувствуют влечение к другим мужчинам примерно во время первых гормональных изменений, предшествующих пубертату. Никто не знает, почему некоторые мальчики становятся геями, – причиной могут быть гены, влияние гормонов во время внутриутробного периода, другие биологические причины, а также случайности, но я сейчас не столько о том, как становятся геями, а о том, как становятся гетеросексуальными. В менее толерантном прошлом несчастные геи иногда приходили к психиатрам (или их заставляли обращаться к ним) за помощью в изменении сексуальной ориентации. Даже сегодня некоторые религиозные организации пытаются заставить своих членов-геев «выбрать» гетеросексуальность. Чего только им не предлагали: психоанализ, спекуляции на чувстве вины, техники обусловливания, использующие безупречную логику «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» (например, их заставляли смотреть на иллюстрации в журнале Playboy во время сексуального возбуждения). Ни одна из техник не имела успеха{236}236
  Brown, 1985; Hamer & Copeland, 1994.


[Закрыть]. За исключением нескольких сомнительных примеров (которые, вероятно, были скорее результатом сознательного самоконтроля, чем действительным изменением в желаниях), сексуальная ориентация большинства геев не может быть изменена внешним воздействием. Некоторые части мозга просто не пластичны, и никакие открытия насчет того, как образуются связи в первичной сенсорной коре, этого не изменят.

* * *

Чем же на самом деле занят мозг, когда в нем происходят изменения, которые мы называем пластичностью? Один из комментаторов назвал это «мозговым эквивалентом Христа, превращающего воду в вино», и, следовательно, опровержением любой теории, предполагающей, что части мозга специализируются в процессе эволюции{237}237
  J. R. Skoyles, June 7, 1999, on an email discussion list for evolutionary psychology.


[Закрыть]. Те же, кто не верит в чудеса, настроены скептически. Нервная ткань – не волшебная субстанция, способная принимать любую форму, а механизм, подчиняющийся причинно-следственным связям. Если мы посмотрим на выдающиеся примеры пластичности поближе, то увидим, что в этих изменениях нет никаких чудес. В каждом случае измененная кора не делает ничего кардинально отличного от того, что она делает обычно.

Большинство демонстраций пластичности представляют собой преобразование карты первичной сенсорной коры. Область мозга, отвечавшая за ампутированный или парализованный палец, может использоваться соседним пальцем, или же область мозга, отвечающая за палец, который постоянно стимулируется, расширяет свои границы за счет соседей. Способность мозга заново оценивать входные сигналы примечательна, но способ обработки информации фундаментально при этом не меняется: кора, которая отвечает теперь за другую часть тела, по-прежнему обрабатывает такие же данные: например, о поверхности кожи или об углах сочленений. И представление числа или части зрительного поля не может расти до бесконечности, неважно, с какой силой оно стимулируется, – этому помешает сложная сеть нейронных связей в мозге{238}238
  Recanzone, 2000, p. 245.


[Закрыть].

Как расценивать использование зрительной коры для обработки шрифта Брайля у слепых людей? На первый взгляд это выглядит как настоящее превращение. Но может быть, это и не так. Еще не описано случая, чтобы любая способность заняла любую свободную зону коры. Чтение по Брайлю может использовать анатомию зрительной коры тем же способом, каким это делает зрение.

Нейроанатомы уже давно знают, что волокон, несущих информацию в зрительные зоны коры от прочих областей мозга, не меньше, чем волокон, передающих информацию от глаз{239}239
  Van Essen & Deyoe, 1995.


[Закрыть]. Эти иерархические связи выполняют несколько функций. Они направляют внимание на какую-то часть зрительного поля, или координируют зрение с другими ощущениями, или группируют пиксели по областям, или формируют психические образы (визуализацию вещей в уме){240}240
  Kosslyn, 1994.


[Закрыть]. Слепые люди могут просто использовать эти вшитые по умолчанию иерархические связи для того, чтобы читать шрифт Брайля. Возможно, они «представляют» последовательности точек, когда ощущают их, подобно тому как человек с завязанными глазами воображает объекты, которые он держит в руках, – хотя, конечно, гораздо быстрее. (Предыдущие исследования установили, что и у слепых людей есть психические представления – возможно, даже зрительные образы, – содержащие пространственную информацию{241}241
  Kennedy, 1993; Kosslyn, 1994, pp. 334–335; Zimler & Keenan, 1983; though see also Arditi, Holtzman, & Kosslyn, 1988.


[Закрыть].) Зрительная кора отлично подходит для выполнения операций, необходимых для чтения шрифта Брайля. Глаза зрячего человека сканируют обстановку, передавая детали в центральную ямку сетчатки, обладающую высокой разрешающей способностью. Это очень похоже на перемещение пальцев вдоль линии Брайля и передачу мелких деталей с помощью высокой разрешающей способности кожи на их кончиках. Так что зрительная система у слепых людей может функционировать почти так же, как и у зрячих, несмотря на отсутствие сигнала от глаз. Годы тренировки в воспроизведении образов мира, ощущаемого пальцами, и внимание к деталям шрифта Брайля учат зрительную кору максимально использовать врожденно запрограммированные сигналы, поступающие от других частей мозга.

Так же и в случае с глухотой: один из органов чувств берет контроль над подходящими нейронными цепями, а не просто переезжает на свободную территорию. Лаура Петитто и ее коллеги обнаружили, что глухие люди используют верхнюю извилину височной доли (область рядом с первичной слуховой корой), чтобы распознавать элементы языка жестов, так же как и слышащие используют ее, чтобы обрабатывать звуки разговорной речи. Они обнаружили, что глухие используют латеральную префронтальную кору для извлечения жестов из памяти, как и слышащие используют ее для припоминания слов{242}242
  Petitto et al., 2000.


[Закрыть]. И это не удивительно. Лингвистам давно известно, что структура языка жестов очень похожа на структуру обычной речи. Там есть слова, грамматика и даже фонологические правила, с помощью которых из бессмысленных жестов составляются осмысленные знаки, подобно тому как правила разговорной речи комбинируют бессмысленные звуки в осмысленные слова{243}243
  Klima & Bellugi, 1979; Padden & Perlmutter, 1987; Siple & Fischer, 1990.


[Закрыть]. Более того, отчасти модульный характер имеет и разговорная речь: представления для слов и правил могут быть отделены от систем ввода-вывода, которые соединяют их с ушами и ртом. Простейшая интерпретация, предложенная Петитто и ее коллегами: зоны коры, используемые теми, кто говорит на языке жестов, изначально предназначены не для речи как таковой, а для языка (слов и правил) и выполняют те же функции, что и у слышащих людей.

Позвольте мне теперь обратиться к самому поразительному примеру пластичности: к «перемонтированным» хорькам, чьи глаза были связаны со слуховыми зонами таламуса и коры, что заставило эти зоны работать, подобно зрительным. Но даже и здесь вода не превращалась в вино. Сур и его коллеги обратили внимание на то, что перенаправленный сигнал изменил не существующие в слуховой коре связи, а только силу синаптических связей. В результате они обнаружили множество различий между переоснащенной слуховой корой и нормальной зрительной{244}244
  Cramer & Sur, 1995; Sharma, Angelucci, & Sur, 2000; Sur, 1988; Sur, Angelucci, & Sharma, 1999.


[Закрыть]. Репрезентация зрительного поля в слуховой коре была более нечеткой и дезорганизованной, поскольку эти ткани предназначены для слухового, а не для зрительного анализа. Карта зрительного поля, например, была более четкой в направлении справа налево, чем в направлении вверх-вниз. Это потому, что направление право-лево отображалось на оси слуховой коры, которая у нормальных животных отображает различные звуковые частоты и поэтому получает от внутреннего уха сигналы, четко организованные по высоте звука. Но направление верх-низ представлено на перпендикулярной оси слуховой коры, которая обычно получает большое количество сигналов одинаковой частоты. Сур также заметил, что связи между первичной слуховой корой и другими слуховыми зонами мозга (эквивалент диаграммы связей в зрительной системе) не изменялись из-за поступления новых сигналов.

Так что вид сигнала может настроить часть сенсорной коры так, чтобы она была способна обрабатывать эти сигналы, но только в пределах уже существующих между нейронами связей. Сур предположил, что слуховая кора хорьков вообще оказалась способной обрабатывать визуальную информацию, потому что определенные виды обработки информации, вероятно, полезно выполнять непосредственно на входе сенсорных сигналов, неважно – зрительных, слуховых или тактильных:

С этой точки зрения одна из функций сенсорного таламуса или коры – выполнять определенные стереотипные операции над входными сигналами, независимо от их модальности (зрение, слух или осязание); конкретный тип сенсорного сигнала, разумеется, обеспечивает основную информацию, которая передается и обрабатывается… Если нормальная организация основных слуховых структур не изменена зрительными сигналами или, по крайней мере, не изменена значительно, мы можем ожидать, что некоторые операции, подобные операциям обработки зрительных сигналов, которые мы наблюдали у прооперированных хорьков, будут выполняться также и в слуховых проводящих путях нормальных животных. Другими словами, животные со зрительными сигналами, направленными в слуховые проводящие пути, заставляют нас по-новому взглянуть на некоторые операции, которые в нормальном состоянии должны выполняться в слуховом таламусе и коре{245}245
  Sur, 1988, pp. 44, 45.


[Закрыть].

Предположение, что слуховая кора изначально приспособлена для анализа зрительных сигналов, не так уж неправдоподобно. Я упоминал, что частота (высота звука) в слуховом восприятии имеет много общего с пространством, когда речь идет о зрении. Мозг воспринимает источники звука разной высоты как объекты, расположенные в разных местах, и перепады высот звука трактует как движение в пространстве{246}246
  Bregman, 1990; Bregman & Pinker, 1978; Kubovy, 1981.


[Закрыть]. Это значит, что некоторые из операций зрительного анализа аналогичны операциям анализа слухового и могут быть выполнены, по крайней мере частично, посредством однотипных нейронных связей. Сигналы от ушей представляют звуки различной частоты, сигналы от глаз – точки различной локализации. Нейроны сенсорной коры (и зрительной, и слуховой) принимают информацию от соседних входных волокон и выделяют из них простые паттерны. Поэтому нейроны слуховой коры, которые обычно определяют повышение или понижение тона, его богатство и чистоту, а также местоположение источника звука, у «перемонтированных» хорьков автоматически были способны определять линии определенного наклона, место и направление движения.

Я не хочу сказать, что первичная слуховая кора может без подготовки справиться со зрительными сигналами. Она все же должна настроить свои синаптические связи в ответ на вид сигнала. Прооперированные хорьки – замечательная демонстрация того, как развивающаяся сенсорная кора организует сама себя в превосходно функционирующую систему. Но, как и другие примеры пластичности, это не доказывает, что сигналы от органов чувств могут переделать аморфную кору и заставить ее делать все что заблагорассудится. Кора имеет врожденную структуру, которая позволяет ей выполнять определенные виды операций. Многие из примеров пластичности, скорее всего, демонстрируют только взаимодействие входного сигнала с этой структурой.

* * *

Каждый, кто смотрел канал Discavery, видел кадры, на которых детеныш антилопы гну или зебры сразу после рождения ковыляет на подгибающихся ножках минуту или две, а потом весело скачет вокруг матери, уже полностью контролируя движения и владея всеми своими ощущениями и импульсами. Это происходит так быстро, что никакой организованный внешний опыт просто не успел бы воздействовать на его мозг, а значит, обязательно должны существовать генетические механизмы, способные структурировать мозг в период внутриутробного развития. Нейроученые знали об этом задолго до того, как пластичность вошла в моду. Уже первые исследования развития зрительной системы, проведенные Дэвидом Хьюбелом и Торсеном Визелем, показали, что почти готовая микросхема закладывается в мозгу обезьян к моменту рождения{247}247
  Hubel, 1988.


[Закрыть]. И даже их известные эксперименты, продемонстрировавшие, что зрительная система кошек может быть изменена внешними сигналами, если их воздействие приходится на критический период развития (например, при содержании в полной темноте, или внутри полосатого цилиндра, или с принудительно закрытым глазом), показывают только, что опыт необходим для поддержания зрительной системы в рабочем состоянии и для ее тонкой настройки в процессе роста животного. И они не доказывают, что опыт необходим для создания связей в мозге.

В самом общем виде мы понимаем, как мозг компонуется под руководством генов{248}248
  Bishop, Coudreau, & O'Leary, 2000; Bourgeois, Goldman-Rakic, & Rakic, 2000; Chalupa, 2000; Geary & Huffman, 2002; Katz, Weliky, & Crowley, 2000; Krubitzer & Huffman, 2000; Levitt, 2000; Miyashita-Lin et al., 1999; Preuss, 2000; Preuss, 2001; Rakic, 2000; Rakic, 2001; Tessier-Lavigne & Goodman, 1996; Verhage et al., 2000; Zhou & Black, 2000.


[Закрыть]. Даже до формирования коры нейроны, которые должны строить определенные области, уже организованы в «прототипную карту». Каждая область этой карты состоит из нейронов с различными свойствами, с молекулярными механизмами, которые привлекают различные входные волокна, и различными способами ответа на входной сигнал. Аксоны притягиваются и отталкиваются разными видами молекул, растворенных в окружающих жидкостях или прикрепленных к мембранам клеток. И в разных частях растущей коры экспрессируются различные наборы генов. Нейроученый Лоуренс Катц сетовал, что идея «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» стала «догмой», мешающей нейроученым исследовать эти генетические механизмы в полном объеме{249}249
  Katz, Weliky, & Crowley, 2000, p. 209.


[Закрыть].

Но взгляды меняются, и последние открытия показывают, как части мозга могут самоорганизовываться без поступления информации от органов чувств. В экспериментах, которые журнал Science назвал «еретическими», команда Катца удаляла один или оба глаза у развивающихся хорьков, лишая зрительную кору каких-либо сигналов извне. Тем не менее зрительная кора строила связи с глазами по стандартной схеме{250}250
  Crowley & Katz, 2000.


[Закрыть].