Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга - Дэвид Иглмен

DoorDash. Судьба вынудила Фэйт искать инновационное решение. Ее мозг испробовал разные стратегии, пока не наткнулся на ту, что оказалась действенной: удерживая равновесие на двух лапах, шажок за шажком ковылять в сторону кормушки. Так Фэйт могла достичь своей цели и через какое-то время вполне неплохо освоила двулапый способ передвижения. Не найдя его, бедняжка просто померла бы с голоду. Воля к жизни позволила гибкой нейронной сети в мозге Фэйт перебрать немалое количество вариантов и в конце концов решить проблему, что обеспечило ей пропитание, кров и заботу любящих хозяев.

Решающую роль в том, когда и как будет трансформироваться мозг, играют цели, к которым он стремится. Для сестер Полгар, Ицхака Перлмана, Владимира Ашкенази достижение вершин мастерства в избранной области зависело от их желания покорить эти вершины. Предположим, что у сестер Серены и Винус Уильямс есть брат Фред, не менее спортивно одаренный, чем они, и что родители еще в детстве дали ему в руки теннисную ракетку и годами заставляли упорно тренироваться. Фред добросовестно упражнялся, но сам теннис был ему отвратителен. Он никогда не получал от одноклассников ни слова одобрения, ни разу не выиграл ни одного соревнования, и дома, в семье, никто и никогда не баловал его похвалами. И какой результат дали бы его тренировки? Нулевой. В мозге Фреда также не произошло бы никакой заметной реорганизации. Даже если бы его тело технично выполняло все положенные движения, теннис все равно никак не согласовывался бы с его внутренними стимулами.

Это легко продемонстрировать в лабораторных условиях. Представим себе такой эксперимент: первый участник отбивает азбукой Морзе послание на вашей ступне, в то время как другой участник, совершенно независимо от первого, проигрывает вам некий музыкальный фрагмент. Если вы знаете, что за расшифровку послания вам полагается денежная премия, области вашего мозга, отвечающие за осязание в ступне (в соматосенсорной коре), начнут повышать чувствительность восприятия тактильных сигналов. Между тем вовлеченные в слух области мозга (слуховая кора) никаких изменений не покажут, хотя их тоже стимулируют. Теперь предположим, что вам поставлена противоположная задача: денег вам дадут, если вы верно укажете тонкие различия в звуках мелодии, которую вам проигрывает второй участник эксперимента, а за расшифровку тактильного послания премии не причитается. В этом случае мы увидим, что ваша слуховая кора настраивается тоньше различать звуки, а в соматосенсорной коре никакой подстройки не происходит14. И хотя в обоих случаях мозг получает из внешней среды одни и те же стимулы, перемены в нем будут определяться задачей, за решение которой обещано вознаграждение.

По этой причине гипотетическому Фреду Уильямсу не светят успехи на корте: мозг не получает за них вознаграждения. Нейронные карты в его мозге, как и ваши в вашем, отражают стратегии, получившие положительную обратную связь.

Данные представления открывают новые пути восстановления мозга после повреждений. Представим, что у вашей подруги случился инсульт, повредивший участок моторной коры, и в результате одна рука у нее почти парализована. После многих безуспешных попыток использовать ее она отчаивается и в повседневной жизни начинает пользоваться только здоровой рукой. Это типичный сценарий, но в результате и без того слабо действующая рука все больше слабеет.

Уроки нейронных связей подсказывают метод лечения, на первый взгляд противоречащий логике, — индуцированная ограничением двигательная терапия: пациентке пристегивают к туловищу здоровую руку, чтобы ею нельзя было пользоваться. В результате женщине приходится все обиходные дела выполнять ослабленной рукой. Этот простой метод позволяет снова натренировать моторную кору: поврежденная рука вынуждена действовать и плюс к тому остроумно использует силу нейронных механизмов, заложенных в основе желания и вознаграждения. Тем более что у пациентки сильна внутренняя мотивация донести бутерброд до рта, открыть ключом входную дверь, поднести мобильник к уху и выполнять все прочие действия, обеспечивающие ей достойную самостоятельную жизнь. Хотя такая терапия на первых порах приводит пациента в отчаяние, она зарекомендовала себя как наиболее эффективный способ лечения, поскольку принуждает мозг пробовать новые методы и стратегии, а вознаграждение позволяет закреплять наиболее действенные из них.

Помните обезьян из Сильвер-Спринг, у которых изменились карты тела? Как выясняется, идея индуцированной ограничением терапии берет начало в тех давних исследованиях. У всех обезьянок были повреждены нервные волокна кисти одной руки, и Эдвард Тауб задался вопросом, перестали ли его подопытные использовать поврежденную руку просто потому, что здоровой было лучше и удобнее выполнять экспериментальные задачи. Чтобы проверить, так ли это, Тауб помещал здоровую руку каждой обезьяны на перевязь, чтобы она не могла ею пользоваться. Это ставило зверьков перед трудной задачей: на одной руке повреждены нервы, а другую, здоровую, использовать нет возможности. Если животное испытывало голод, выход был один: пустить в ход больную руку, что обезьянки и делали. Как ни парадоксально, но, чтобы преодолеть недуг, пришлось доставить обезьянам еще больший дискомфорт, но именно это и помогло решить проблему15.

Теперь вернемся к Фэйт. Способны ли собаки передвигаться на задних лапах? Конечно. Однако у большинства псов нет ни желания, ни мотивации попробовать передвигаться бипедальным способом и явно нет резона осваивать его. В этом и состоит причина, почему прославилась Фэйт: не потому, что она единственная среди собачьего племени могла бы передвигаться на задних лапах, а потому, что единственная на практике доказала это. Аналогичная ситуация, когда незрячий человек использует эхолокацию. Как выясняется, люди с отменным зрением тоже способны освоить этот метод16, просто у большинства зрячих недостаточно мотивации, чтобы затрачивать многие часы на реорганизацию своих нейронных полей.

* * *

Вознаграждение — мощный стимул, запускающий перестройку нейронной сети, но, что еще лучше, для каждой новой подстройки вашему мозгу не требуется ни лакомств, ни денег. В общем случае модификации в нейроцепочках инициируются чем-то соответствующим вашим целям. Если вы живете на Крайнем Севере и вам нужны данные о зимней рыбалке и характеристиках разных типов льда, именно эта информация закодируется в вашем мозге. И наоборот: если вы обитаете в районе экватора, вам необходимо знать, как выглядят ядовитые змеи и какие грибы пригодны в пищу; соответственно, ваш мозг отведет ресурс под эти знания. Ориентируясь на релевантность, как на путеводную звезду, мозг покладисто выбирает из массы деталей важные. Миллиарды нейронов образуют колоссальное полотно и, вышивая на нем образ мира, в котором нам случилось жить, мы развиваем умения в любом деле, соответствующем нашим потребностям, будь то баскетбол, театральное искусство, бадминтон, древнегреческая литература, прыжки в воду с экстремальной высоты, видеоигры, народные танцы или виноделие. Если задача в какой-то степени согласуется с более широкими целями, она найдет отражение в схеме нашей нейронной сети.

В качестве аналогии вспомните, что правительства