Оглядевшись в синапсе по сторонам, мы замечаем нейронный лес, огромный и, на первый взгляд, далекий, с удивительно сложной структурой. Рассмотрим два нейрона, между которыми сейчас находимся. Представьте себе, что два дерева вырвали с корнями и перевернули на 90 градусов таким образом, чтобы их корни, располагающиеся напротив, тесно переплелись – примерно так выглядят два взаимодействующих нейрона. И это самый простой пример. Обычно тысячи нейронов сплетаются друг с другом, занимая лишь небольшие апартаменты в жилищном комплексе нервной системы. Их ветви создают неимоверное количество сплетений. Как правило, формируется десять тысяч точек соединения, каждая из которых отделена синапсом – тем затопленным каньоном, по которому мы плывем.
Всматриваясь в этот подводный гиппокамповый лес, мы замечаем нарушающие спокойствие движения. Извиваясь, словно змеи, в ритме химических потоков колышутся некоторые ветви. Неожиданно конец одного нейрона вздувается, слегка увеличившись в диаметре. Края нейронов разделяются, подобно змеиному языку, и формируют два соединения там, где прежде было одно. По мере того как электрический заряд с треском пробегает через эти движущиеся нейроны со скоростью 400 километров в час, тучи нейротрансмиттеров заполняют пространство между стволами.
Нам остается поклониться нашей субмарине, благодаря которой мы оказались на неизведанной территории и наблюдаем за работой человеческого мозга при обучении.
Радикальное перевоплощение
Нейробиолог и биохимик Эрек Кандел сыграл большую роль в исследовании этого процесса на клеточном уровне. За важные открытия в 2006 году он был удостоен Нобелевской премии, что, несомненно, порадовало бы ее учредителя Альфреда Нобеля. Кандел доказал, что в процессе обучения «проводка» человеческого мозга меняется. Он продемонстрировал, что даже простая информация вызывает изменение структуры нейронов, задействованных в этом процессе. В целом физические изменения возникают в результате функциональной организации и реорганизации мозга – поразительно! Мозг постоянно обучается новым вещам, следовательно, его «проводка» постоянно меняется.
Кандел впервые выявил этот факт, изучая не человека, а морские огурцы. Сделанное им в ходе исследования открытие несколько уязвляло человеческое самолюбие. Неужели же мозг человека обучается таким же образом, как и нервные клетки морских огурцов? То же самое прослеживается и у большого количества других животных. Нобелевская премия за это открытие была присуждена потому, что Кандел описал процесс мышления фактически каждого существа, способного мыслить.
Мы наблюдали эти физические изменения, когда наша подводная лодка бороздила просторы синапса между двумя нейронами. Когда нейроны учатся, они вздуваются, покачиваются и разделяются. Разрывая связь в одной точке, они перемещаются в соседнюю область и создают связи с новыми соседями. Многие нейроны остаются на месте, простирая свои электрические конечности навстречу друг другу и тем самым увеличивая эффективность передачи информации. У вас может разболеться голова, если задумаетесь о том, что прямо в данный момент в вашей голове большое количество нейронов двигается, подобно рептилиям, переползая с места на место, становится толще с одного конца и разделяется. И вся это происходит для того, чтобы вы смогли запомнить, например, эту историю об Эрике Канделе и морских огурцах.
Впрочем, еще до Кандела, в XVIII веке, итальянский ученый Винченцо Малакарне провел ряд удивительно новаторских на то время исследований. Обучив птиц определенным командам, он умертвил их, чтобы исследовать их мозг. Обнаружилось, что в сравнении с обычными птицами у этих в определенной области мозга образовались особые складки. Пять лет спустя Чарльз Дарвин выявил подобное различие между мозгом диких животных и их домашних собратьев. Мозг диких животных был на 15–30 процентов крупнее, чем у прирученных. Это свидетельствовало о том, что в условиях суровой действительности дикие животные постоянно учились чему-нибудь, и приобретаемый опыт изменил «проводку» в их головах.
То же самое происходит и с человеком. Мы можем наблюдать это и в баре с латиноамериканской музыкой в Новом Орлеане, и в чинных холлах Нью-Йоркской филармонии. И там, и там собираются скрипачи. Строение их мозга серьезно отличается от тех, кто не играет на скрипке. Участок мозга, отвечающий за движение левой руки, которой они выполняют сложные, утонченные движения, выглядит так, словно музыканты придерживались диеты с высоким содержанием жиров. Эта область увеличена, вздута и изборождена, в отличие от области, отвечающей за движения правой руки, в которой держат смычок, выглядящей анорексично и имеющей не столь сложную структуру.
Мозг работает как мышца: чем больше активности вы проявляете, тем крупнее и сложнее он становится. Приводит ли это к развитию интеллекта – другой вопрос, но факт остается неоспоримым: физическая активность влияет на форму мозга. Вы можете создавать и изменять «проводку» простой сменой музыкального инструмента или вида спорта.
Дети занимают места в первом ряду самого масштабного проекта на планете Земля. На мозге каждого новорожденного должна быть надпись: «Укомплектовать». Человеческий мозг лишь частично формируется при рождении, и процесс окончательной комплектации происходит в последующие годы. Самые важные работы завершаются к двадцати годам, а окончательная наладка – когда человеку уже за сорок.
Дети рождаются с таким же количеством связей, как и у взрослых. Однако к трем годам связи в определенных областях мозга удваиваются, а то и утраиваются, что дает нам основания полагать, что развитие мозга ребенка – это ключ к интеллектуальному успеху в будущем. Это не правда, но обсуждать этот вопрос сейчас мы не станем. Процесс удваивания и утраивания тоже длится недолго. Вскоре мозг берет крошечный секатор и прореживает то, что было создано тяжелым трудом. В этот момент детям около восьми лет, и они снова уравниваются со взрослыми по количеству нейронных связей. И если бы им не предстояло пройти период полового созревания, все – настал бы конец истории. Однако это только середина.
При половом созревании многие процессы стартуют заново. Разные участки мозга начинают развиваться. Снова наблюдается безумный рост и обрезка нейронов. К моменту, когда родители начинают задумываться о финансовой помощи старшеклассникам в колледже, мозг их чад успокаивается и взрослеет (или что-то вроде того). Кривая этого процесса напоминает двугорбого верблюда. Большая активность наблюдается в критические два года, а затем еще большая – в подростковый период.
Хотя может показаться, что клетки-солдаты по команде «Расти!» дружно начинают шагать в ногу и ничто не тревожит их военную дисциплину в запутанном мире мозга, именно тогда в игру вступают правила мозга. Даже поверхностное исследование подтверждает разную степень роста определенных участков у разных людей. Не важно, идет речь о детях или подростках, – у них в разной степени развиваются определенные области мозга. Наблюдаются большие отличия в степени роста или «обрезки» и интенсивности этих процессов.
Я вспоминаю школьные фотографии моей жены, сделанные в то время, когда она познавала все прелести американской системы образования. Она проучилась практически все классы начальной и средней школы с одними и теми же ребятами (и с большинством из них дружит по сей день). Конечно, старомодные прически учителей вызывают у нас смех; меня всегда больше интересовало, как выглядели тогда дети. И зачастую я просто не верил своим глазам.
Первый снимок сделан в первом классе. Все дети приблизительно одного возраста, но по их виду это сложно определить. Одни дети небольшого роста, другие вымахали высокими. Одни похожи на уменьшенные копии зрелых спортсменов. Другие же как будто только вчера освободились от пеленок. Девочки чаще выглядят старше, чем мальчики. На фотографиях классов начальной школы ситуация усугубляется. Некоторые мальчики выглядят так, будто их развитие остановилось на уровне третьего класса, а у кого-то уже начинают пробиваться усы. Некоторые девочки плоскогрудые и больше похожи на мальчиков. Другие, напротив, развиты настолько, что сами могут быть матерями.
К чему я веду? Если бы мы могли, словно рентгеном, просветить глазами их головы, то увидели бы, что их мозг развит так же неодинаково, как и их тела.
Мы приходим в этот мир, владея набором простейших операций, обеспечивающих выполнение основных функций жизнедеятельности, таких как дыхание, сердцебиение, способность определять свое положение в пространстве. Ученые называют их независимой от опыта «проводкой». В ожидании предстоящего опыта при рождении мозг оставляет часть проектов по строительству нейронов незавершенными. Эта «проводка» связана с такими сферами, как зрение и овладение языком. И наконец, существует «зависимая от опыта проводка». Это понятие можно объяснить на примере истории Дженнифер Энистон. Если вы впечатлительны, лучше пропустите следующий абзац.
