Как работает мозг? 6 поразительных фактов
Отрывок из книги «Живой мозг».
Среди всех материальных объектов, обнаруженных на планете, ни один и близко не сравнится по сложности с человеческим мозгом. По некоторым оценкам он состоит примерно из 86 миллиардов клеток и обладает поразительными способностями. Нейробиолог и профессор Стэнфорда Дэвид Иглмен рассказывает об этом в книге «Живой мозг». Выбрали несколько фактов из новинки.
Мозг – отражение опыта
В 1960-х годах ученые заинтересовались, появляются ли в мозге заметные изменения в результате получения опыта. В качестве эксперимента лабораторных крыс выращивали в разных средах: в обогащенной, где присутствуют разнообразные игрушки и беговые колеса, и в обедненной – пустой клетке. Результаты опытов поражали: среда жизни меняла структуру крысиных мозгов, к тому же выявилась корреляция между структурой мозга и способностью зверьков к обучению и запоминанию. Выращенные в обогащенной среде крысы лучше справлялись с задачами, а при аутопсии (посмертном вскрытии) у них обнаружились сильно разветвленные дендриты (отростки нейронов).
В норме нейрон разрастается, будто ветвистое дерево, благодаря чему может соединяться с другими. В обогащенной среде отростки нейрона разрастаются гуще и ветвятся обильнее.
В начале 1990-х исследователи продвинулись в изучении вопроса: сопоставили мозг людей, получивших только школьное образование, и выпускников колледжей. Обнаружилось, что у людей с высшим образованием область, ответственная за понимание устной и письменной речи, содержит более ветвистые и густые заросли дендритов.
Все это позволяет дать ответ на вопрос «Почему Эйнштейн стал Эйнштейном?». Генетика определенно сыграла в этом свою роль, однако в учебники по истории он попал благодаря каждой частице опыта, какой ему довелось получить: музыкальная среда и звуки виолончелей, учитель физики в старшем классе, отказ любимой девушки, патентное бюро, где он работал, математические задачи, за блестящее решение которых его превозносили, книги, которые он читал, равно как и миллионы фрагментов последующего опыта, – все это в совокупности позволило сформировать нервную систему, сделавшую его тем Альбертом Эйнштейном, которого мы знаем.
Мозг появляется на свет незавершенным
В июле 2005 года полиция Плант-сити прибыла к покосившемуся домишке. Сосед сообщил, что несколько раз замечал в одном из окон дома маленькую девочку, но ни разу не видел, чтобы она выходила на улицу, как никогда не видел рядом с ней никого из взрослых.
Вот что выяснили полицейские: Даниэль Крокетт, девочка почти семи лет, провела все детство взаперти – в темной каморке размерами со шкаф. Ее тело покрывала короста, она не знала, как пережевывать твердую пищу и пользоваться туалетом. Разговаривать Даниэль тоже не умела: никто никогда не говорил с ней нормальным языком. Ее ни разу в жизни не выпускали на улицу.
Нормальное развитие мозга девочки было нарушено жестокой социальной депривацией (невозможностью общаться с другими людьми). В последние годы у Даниэль отмечаются некоторые улучшения. Она научилась пользоваться туалетом, понимает, что ей говорят, и даже способна на вербальные ответы, хотя и в ограниченных пределах. Это добрые признаки; к несчастью, по-прежнему мало надежды, что она сколько-нибудь существенно нагонит в развитии и восполнит пробелы, образовавшиеся в первые трагические годы ее жизни.
Почему последствия изоляции оказались столь ужасными? Дело в том, что человеческий мозг является на свет незавершенным. Мать-природа устроила так, что он в своем развитии опирается на жизненный опыт, включая социальные взаимодействия, разговоры, игры, внешние воздействия и прочее. Мозг впитывает все это для распаковки заложенных в нем программ, причем это возможно только в определенный период. Это «временное окно» открыто недолго, и, если мозг вовремя не воспользовался им, снова открыть его трудно или даже невозможно.
Мозг учится считывать любую полезную информацию
Мозг не в прямом смысле слышит и видит звуки и образы внешнего мира. Ваши полтора килограмма мозговой ткани навеки заключены в безмолвные потемки черепа и умеют распознавать лишь электрохимические сигналы. Поэтому мозг всегда сообразит, как извлечь из информации смысл и пользу.
В конце 1960-х годов практикующий врач Пол Бах-и-Рита работал над собственной схемой реабилитации для людей, потерявших зрение. Он усаживал незрячего добровольца в кресло, в спинку которого на уровне поясницы была вмонтирована плата из 400 тефлоновых стерженьков конфигурации 20×20. Поверх головы испытуемого устанавливалась видеокамера на треноге. Поступающий от камеры видеопоток преобразовывался в покалывания стерженьков по коже на спине добровольца. Перед камерой перемещали какой-либо предмет, а участник эксперимента должен был внимательно прислушиваться к тактильным ощущениям у себя на спине. С течением дней он натренировался лучше различать предметы, руководствуясь ощущениями, которые они вызывали. Это чем-то походило на игру, когда один человек пальцем рисует на спине другого буквы, а тот по форме отгадывает их. Такой чувственный опыт не стал в точности идентичным зрению, но это было только начало.
Входящая видеоинформация трансформировалась в прикосновения к спине
Затем Бах-и-Рита с сотрудниками улучшили методику простым изменением: если раньше видеокамера размещалась на подголовье кресла, то теперь незрячему пользователю разрешили самостоятельно направлять ее объектив и выбирать, на что смотреть «глазу». Почему? Потому что сенсорные сигналы лучше всего усваиваются, когда человек активно взаимодействует с окружающей средой. Предоставив пользователям возможность самим управлять камерой, Бах-и-Рита со товарищи позволили замкнуться петле между мускульным актом и входящей сенсорной информацией. Это было похоже на зрение.
Мозг постоянно меняется
Учебники, реклама и масскультура обычно изображают мозг как орган, каждый участок которого отвечает за свой круг задач. Но на самом деле он представляет собой динамическую систему и непрерывно меняет конфигурацию соединений. Мозг постоянно подстраивается под требования среды и возможности тела.
Но как быстро это происходит? Невролог Альваро Паскуаль-Леоне обратил внимание, что начинающих воспитателей в школах для слепых просили семь дней ходить с завязанными глазами, чтобы на собственном примере понять, каковы опыт и впечатления от общения с миром у их будущих учеников. В результате, как отмечали сами воспитатели, у большинства из них улучшилась способность различать и анализировать звуки, ориентироваться в пространстве, судить о расстоянии до предметов и определять, что это за предметы. По словам некоторых, у них появилась способность быстро и безошибочно узнавать человека по голосу или ритму шагов. А кто-то научился различать автомашины разных марок по звуку работающего двигателя».
Мозг наиболее гибок в начале жизни
Юный мозг в своей пластичности подобен земному шару пять тысяч лет назад. Зрелый мозг меняется не так быстро.
Вот пример: когда актриса Мила Кунис говорит на американском английском, иностранный акцент незаметен, хотя она родилась и до семи лет жила на Украине. Арнольд Шварценеггер c двадцати лет обретается в Голливуде и вращается в американской кинематографической тусовке, но у него нет надежды изжить австрийский акцент. С точки зрения зрелости мозга он слишком поздно начал разговаривать на английском.
В целом, попав в новую страну в первые семь лет жизни, вы будете говорить на языке этой страны так же бегло, как ее жители, поскольку ваше окно чувствительности все еще открыто. Если же вы иммигрировали в возрасте от восьми до десяти лет, вам будет чуть труднее ассимилироваться в плане языка, но говорить вы будете почти без акцента. А если вы переехали в другую страну в возрасте больше десяти лет, у вас, как у Арнольда, беглость речи, скорее всего, так и останется уровнем ниже, и к тому же сохранится акцент, выдающий ваше происхождение. Способность усваивать звуковые обычаи другой культуры открыта примерно в первые десять лет жизни.
Интенсивная умственная работа не дает мозгу стареть
Мы уже знаем, что в мозге постарше закрытых дверей больше. Но способность меняться не есть привилегия детства и юности. Поразительный пример – исследование сотен католических монахинь в возрасте от 75 до 107 лет. Сестры регулярно проходили когнитивные тесты, а свой мозг после смерти завещали науке. Ученые заметили: при жизни женщины сохраняли остроту и ясность ума. Вскрытие же выявило болезнь Альцгеймера, которая нанесла мозгу опустошительные разрушения. Проще говоря, нейронные сети деградировали, а работоспособность мозга не пострадала. Как это объяснить?
Обучение новому, общение – все это вынуждает мозг постоянно перекидывать новые мостики, даже если часть старых развалилась.
Подготовлено по материалам книги «Живой мозг» Дэвида Иглмена
Фото: Gettyimages.ru/Andreas Rentz; pexels.comМИФ
