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

В случае мозга же никакой мышечной боли и никаких видимых изменений нет. Можно добиться измеримого улучшения его функций, что легко показать, например, с помощью игровых программ для тренировки мозга в интернете, но воздействует ли это на сам мозг? В бихевиоризме такой вопрос считали несущественным, а аналогия с компьютером подсказывала нам, что каким-то образом (да, но каким?) должна была бы меняться эффективность программного обеспечения.

Публикации об обогащенной среде и ее воздействии на мозг связаны с этим. Если вспомнить принцип Хебба и его экспериментальное подтверждение, результаты очень убедительны. Любое обучение вызывает микроскопические структурные изменения на уровне синапсов и отростков нейронов, вдобавок это неизбежно ведет к изменениям в более крупных структурных элементах мозга. Это установили уже Мариан Даймонд и ее коллеги: кора становится настолько толще, что это можно измерить, как и прирост глиальных клеток в некоторых местах. На уровне связей, которые образуют нервные волокна, подобные структурные изменения тоже хорошо описаны. Таким образом, фундаментальную зависимость можно прекрасно обосновать экспериментами.

Но сами нервные клетки здесь оставались без внимания. Ничто не указывало на то, что мозг может формировать новые нейроны, чтобы повысить свою работоспособность, так же как в мышце растут новые волокна, чтобы она стала сильнее. Это, конечно, в большой степени остается верно и сегодня – но уже не абсолютно. Ведь, как нам теперь известно, в гиппокампе под действием опыта и деятельности образуются новые нервные клетки.

Будь то опыты на животных или нет, самые убедительные данные о пластичности мозга, которую вызывают опыт и деятельность, напрямую переносят на человека.

При этом идут большие дискуссии о том, что вообще такое обогащенная среда для человека. Для нас, в отличие от животных, это очень относительное понятие: одни испытывают перегрузку от стимуляции, которую другие едва ли заметят. Недостаточно точно определено, какие стимулы и какое поведение имеют значение. Разложить мир на единичные стимулы и учебные задания не так просто, как представляли себе бихевиористы. Кроме того, отдельные проявления поведения, будь то проактивные или возникающие как реакция на среду, невозможно отделить от общего эффекта. Так что в практических выводах из этих исследований часто присутствует некоторая неопределенность.

Самое простое – в итоге говорить об отдельном, имеющем вещественное представление параметре, который можно измерить и продемонстрировать. Этим объясняется популярность опытов с магнитно-резонансной томографией в данной области и выбор несложных, четких в планировании экспериментов, чтобы сразу можно было исключить из рассмотрения все запутанное устройство «реальной жизни». При этом говорят о редукционизме – одном из важнейших принципов, в котором кроется секрет успеха естественных наук. Впрочем, редукционизм – это палка о двух концах, поскольку, следуя ему, из условий эксперимента исключают как раз самое интересное.

Тем временем легендарное исследование провели на лондонских таксистах: в 2000 году Элеанор Магуайр и Ричард Фраковяк показали, что у кэбменов срок работы в такси коррелирует с размерами гиппокампа{36}. Это объясняли тем, что до эпохи GPS-навигаторов успех в этой профессии определялся способностью выучить сложнейшую карту лондонских улиц. Размеры врат памяти (гиппокампа) отражали колоссальные усилия по обучению (см. рис. 19 на вклейке).

Мы с Богданом Драгански и Арне Мэем, которые тогда вместе работали в Регенсбургском университете, задумались о том, можно ли наблюдать такой же эффект при обучении, не связанном напрямую с пространственной деятельностью. Они исследовали студентов-медиков до и после подготовки к первой большой аттестации – «физикуму»[33]. Результаты были очень похожи на те, что получены в случае с таксистами: гиппокамп тоже увеличивался в размере{37}. С другой стороны, известно, что, например, депрессия, при которой часто оказывается серьезно нарушена способность к обучению и запоминанию, связана с уменьшением размеров гиппокампа.

Опять гиппокамп – врата памяти!

Впрочем, аналогичные структурные изменения происходят и в других областях мозга. Конечно, их нельзя объяснить появлением новых нейронов. Да и в гиппокампе объем тканей, который мог появиться благодаря им, слишком мал, чтобы его можно было разглядеть на МРТ. Должно быть, здесь происходит что-то еще, и пока у науки нет точного ответа, что именно. Зато верно обратное: без сомнения, нейрогенез взрослых протекает в области, которая обладает высокой приспособляемостью и пластичностью. Пластичность в гиппокампе настолько велика, что, с одной стороны, ее можно измерить на МРТ, а с другой – она даже включает в себя образование новых нервных клеток. В следующей главе мы подробнее рассмотрим эту особую область мозга.

5

Морской конек в голове

Гиппокамп

Гиппокамп – это структура мозга, очень важная для тех функций, которые «делают нас людьми». Этим отчасти объясняется особый интерес к нему. Кроме того, многие исследователи мозга с удовольствием обращаются к гиппокампу, потому что, несмотря на очевидно большое значение, строение у него довольно простое, и, следовательно, он относительно легко поддается изучению (в отличие от новой коры головного мозга).

Это постоянно вызывает упреки в предвзятости. Мол, конечно, исследователи предпочитают то, что попроще. Они скорее станут искать ключ под фонарем, где светло, а не на темном крыльце, где он упал. Якобы такие исследования обоснованы доступностью средств, а не своим истинным значением. Иронизируя, говорят, что ученых легко ввести во искушение.

Но ведь значение гиппокампа – это не выдумка и не что-то, высосанное из пальца.

Гиппокамп – это участок коры, расположенный в обоих полушариях мозга, у людей довольно маленький. Мы уже несколько раз называли его вратами памяти. По своим абсолютным размерам у человека эти врата весьма велики, но относительно преобладающего отдела коры головного мозга, неокортекса, очень малы. У млекопитающих, которые не располагают такой большой складчатой корой, как мы, относительные размеры гиппокампа больше (см. рис. 22 на вклейке).

Размер явно говорит о значении: буквально все, что мы запоминаем или можем выразить словами, так называемая декларативная память, нужно обработать в гиппокампе, чтобы сделать пригодным для хранения. Конечно, животные словами ничего не выражают, но у них декларативная память тоже есть. Ее можно было бы также назвать «фактической памятью». Ей противопоставляют, например, так называемую процедурную память: чтобы научиться чистить зубы или ездить на велосипеде, нужно наблюдать и пробовать, а не получать теоретические инструкции и объяснения. Процедурная память действует независимо от гиппокампа.

H.M.

В сокращении H.M. исследователи мозга узнают инициалы одного из самых знаменитых пациентов за всю историю медицины. Мы уже встречались с ним в первой главе. Благодаря его судьбе мы получили ценнейшие сведения о том, каким образом действует наша память и какую роль при этом играет гиппокамп. История H. M. многократно описана в научных и популярных текстах. Возможно, в этом месте многие читатели подавят зевок. Но скука может оказаться преждевременной: мимо H.M. пройти нельзя, хотя то, что без него, как порою кажется или как это пытаются представить, мы бы совсем ничего не знали, не вполне верно. Скорее его волнующая история позволила нашим знаниям кристаллизоваться и дала толчок массе разнообразных последствий. Позже нашли и исследовали множество других пациентов с аналогичными симптомами. В опытах на животных удалось в точности воспроизвести и проанализировать то, что же произошло с H.M. и его товарищами по несчастью.