Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг - Кемперманн Герд

В основе компьютера, каким мы его знаем, лежит стандартная архитектура, и сердце ее – ЦП, центральный процессор. «Шина» на короткое или продолжительное время передает информацию в виде двоичного кода между ЦП и различными накопителями. Сегодня существуют компьютеры, в которых параллельно работает более одного процессора. Развитие идет в этом направлении. Но работа мозга целиком состоит из параллельных процессов, и при этом центрального процессора у него вообще нет. Он сам – процессор. И одновременно не процессор. Ведь, хотя мозг и имеет модульную конструкцию, ее смысл не в четком разделении обязанностей. Здесь нет никакого центрального коммутатора.

Но самое главное то, что архитектура компьютера и его микросхем жестко задана заранее. Она не умеет приспосабливаться. В мозге же происходит именно это, и таков важнейший функциональный принцип. Деятельность мозга всегда сопряжена с изменениями его микроструктуры. Сеть связей, которую образуют нейроны, находится в постоянном течении. Нельзя сказать, что может фундаментально изменяться базовая структура мозга, но чем подробнее ее рассматриваешь, тем больше понимаешь, насколько изменчивы связи в ней.

Микроархитектура компьютеров, напротив, не изменяется в результате обучения. В ней нет пластичности. Подобного взаимодействия структуры и формы не происходит. Электрическая схема, в отличие от мозга, не подстраивается под потребности в зависимости от деятельности или ее отсутствия.

Из-за этой фундаментальной разницы компьютер не годится в качестве модели мозга. Невзирая на всю свою мощь, он (как и компьютерные программы) до смешного несовершенен, что постоянно вызывает у нас раздражение; но отсюда все по той же причине не следует делать вывод, что эти ограничения свойственны и мозгу. У мозга свои рамки, опять же часто незнакомые компьютеру. Даже деменция – это не сбой процессора. При болезни и нейродегенеративных заболеваниях по-прежнему сохраняется пластичность. У млекопитающих ее полное отсутствие несовместимо с жизнью. Через аналогию с компьютером множество вопросов о мозге не поддаются объяснению, просто потому, что картина искажена. А новые нервные клетки в нее вообще никак не вписываются. Добрая часть скепсиса, который вызвало понятие нейрогенеза взрослых, связана с тем, что оно не сочетается с определенными представлениями о принципе действия мозга (причем неверными).

Пластичность

В биомедицине «пластичность» – довольно сложное, неоднозначное понятие, поскольку в отдельных научных дисциплинах оно используется совершенно по-разному. Это быстро вызывает путаницу. Данный термин уже несколько раз встречался в нашей книге, и я всегда подчеркивал его многогранность. Но уже давно пора подробнее рассмотреть эту центральную тему.

Здесь (как и во многих областях нейронауки) под пластичностью мы понимаем двустороннее взаимодействие структуры и функции. Итак: функция определяется структурой (как автомобиль, который функциональными свойствами обязан своей конструкции), а структура следует за функцией. Второго, к сожалению, с автомобилем не происходит: если посильнее разогнаться на «трабанте», он сам собой не превратится в «феррари», чтобы лучше справиться с поставленной перед ним задачей. Таким образом, пластичность представляет собой «итеративный процесс»: сигналы обратной связи чередуются с эпизодами приспособления, благодаря чему возможна оптимизация.

«Форма определяется функцией»: эта идея пришла из архитектуры. Американский «отец небоскребов» Луис Салливан, опираясь на более ранние концепции, развивает ее в статье «Высокое офисное здание как произведение искусства» (The tall office building artistically considered) 1896 года (см. рис. 14 на вклейке): «Орел парит в небесах, цветет яблоня, ломовая лошадь тащит груз, скользит по воде лебедь, ветвится дуб, у его подножья вьется ручей, плывут облака, надо всем этим сияет солнце – форма всегда следует за функцией, и это закон. Когда функция неизменна, неизменна и форма». Последнее предложение – решающее, оно указывает на причинно-следственную связь и на возможность преобразований. Автор продолжает: «Этот закон действует везде: для всего органического и неорганического, всего физического и метафизического, всего человеческого и сверхчеловеческого, всех истинных проявлений ума, сердца, души – жизнь всегда можно узнать по ее выражению, форма всегда следует за функцией». Примечательно, что эта вторая часть цитаты принадлежит перу человека, проектировавшего небоскребы. Мы снова видим связь между архитектурой и нейронаукой, но теперь с другим знаком. Это еще не пластичность, но мысль, которая точно отражает ее центральный принцип. Кстати, эта фундаментальная зависимость также лежит в основе идей Баухауса с его эстетикой функционализма.

Помимо этого, у пластичности есть еще одно важное свойство. Она – явление органическое, и ее сущность подразумевает также, что хотя форма следует за функцией, но затем и функция, в свою очередь, следует за формой и так далее. Такое обоюдное взаимодействие – отличительная черта всего живого.

«Пластичность» буквально означает способность принимать разные формы, но это на самом деле почти ни о чем не говорит. Необходимо различать пластичность и эластичность. Эластическая деформация подразумевает возврат к старой форме, пластическая же сохраняется. «Пластика», которую запечатлевает скульптор, довольно-таки устойчива. Скульптуры пробуждаются к жизни только в мифах (и на картине Жана Леона Жерома «Пигмалион и Галатея»). Это замечательный образ.

Пластичность также во многом связана с гибкостью, что не позволяет нам слишком далеко зайти в сравнениях с неодушевленной скульптурной пластикой. Речь идет скорее о непрекращающемся процессе, а не о произведении, которое однажды будет завершено.

Наконец, пластичность – это еще и активный процесс, а не пассивное переживание, каким она часто предстает, когда ее пытаются проиллюстрировать. Пластичность мозга – это не просто одно из его свойств, а основное условие его функционирования. Принцип действия этого органа подразумевает, что в процессе работы он меняется. На протяжении всей жизни мозг подстраивается под задачи, которые стоят перед ним, и, в отличие от компьютера, все время становится лучше. Компьютеры приходится менять каждые пару лет, потому что они отстают от развития окружающего мира и не умеют к нему приспосабливаться.

С другой стороны, пластичность – это еще и модное словечко, которое вставляют к месту и не к месту, когда пытаются объяснить умение приспосабливаться любого рода или привнести биологическую ноту в обсуждение вопросов педагогики или «успешного старения». Использовать пластичность как объяснение для чего бы то ни было можно лишь в том случае, если вы хорошо понимаете, что такое она сама. Это понятие оказывается слишком широким даже в своем более узком нейробиологическом значении, чтобы использовать его как средство глубже разобраться в чем-то. Оно отсылает нас к некоему фундаментальному принципу, не более. Кроме того, не всем еще известно, что принцип этот фундаментальный.

Пластичность необходима для всех функций мозга, которые хотя бы отдаленно можно назвать обучением, а это очень многие из них (но не все). Она обеспечивает изменчивость на уровне микроструктуры мозга, лежащую в основе каждой такой функции. Учиться значит меняться. Любой – абсолютно любой – опыт оставляет в структуре мозга след. Изменение может быть кратковременным или сохраниться на всю оставшуюся жизнь. Запоминание состоит не в отдельных пластических изменениях, а в том, что благодаря пластичности меняются свойства сетей, образованных миллиардами нервных клеток.

Илл. 14. Пробуждающаяся к жизни скульптура на полотне «Пигмалион и Галатея» (художника Жана Леона Жерома) наглядно и очень ярко иллюстрирует понятие пластичности мозга. Здесь показано активное взаимодействие между функцией и структурой. Метрополитен-музей, репродукция