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

src="images/img_52"/>

Рис. 8.5. При трансплантации третьего глаза тектум выделяет дополнительному потоку сигналов место в виде полос, перемежающихся с полосами, которые принимают сигналы от «родных» глаз

Печатается с разрешения автора

Подобные эксперименты демонстрируют способность карт мозга при необходимости ужиматься и разделять территорию. А будет ли карта растягиваться, если обнаружится дополнительная свободная область? В целях исследования вопроса ученые удалили в одном глазу лягушки половину сетчатки, и теперь только половина нормального количества оптических нервных волокон поступает в нормальных размеров территорию оптического тектума. В этом случае карта (теперь кодирующая только половину зрительного поля) расширяется, чтобы использовать весь тектум (рис. 8.6)5.

Рис. 8.6. Когда в тектум поступает лишь половина ретинальных волокон, карта растягивается

Печатается с разрешения автора

Опираясь на примеры Алисы, Мэтью и лабораторных лягушек, можно сделать следующий вывод: нейронные карты не предопределяются генетической комиссией по территориальному планированию. Наоборот, заполняется и используется вся территория, имеющаяся в наличии.

На это свойство динамической перестройки мы возлагаем надежды, если мозг получил повреждения в результате инсульта. Первоначальный отек через некоторое время спадает, и тогда-то мозг всерьез берется за дело. Крупные кортикальные перестройки могут происходить в течение месяцев или лет, и утраченные функции в какой-то момент восстанавливаются. Подобные явления часто наблюдаются после утраты речи. У большинства людей речевой центр располагается в левом полушарии, и после левостороннего инсульта пациент утрачивает способность выговаривать или понимать слова. Однако через какое-то время речевая функция начинает восстанавливаться — не потому, что необратимо поврежденная мозговая ткань в левом полушарии исцеляется сама собой, а потому, что эта работа передается правому полушарию. Как следует из одного отчета, у двоих пациентов после инсульта левого полушария нарушилась функция речи, но потом частично восстановилась. Однако позже обоих поразил инсульт правого полушария (вот невезение!), после которого восстановившаяся было функция речи ухудшилась, и это подтверждает, что данная функция была передана из пораженного левого полушария в тогда еще здоровое правое6.

Таким образом, мы видим, что карты мозга растягиваются, ужимаются и перемещают свои функции. Но откуда они знают, как это сделать? Для ответа нам придется еще немного приблизить нейронные чащобы.

Как равномерно распределить наркоторговцев

Я вырос в городе Альбукерке. Как и в любом другом городе, там жили и работали врачи, адвокаты, учителя и инженеры — и, кроме того, как всем известно из телесериала «Во все тяжкие», обретались у нас и наркоторговцы. Подрастая, я все больше дивился, как эти нехорошие люди умудряются распределять между собой территорию города. В конце концов, не только в бедных кварталах они промышляли (хотя полицейский контроль там был строже всего); напротив, торговцы дурью пролезли во все городские углы и закоулки, причем у каждого «на балансе» имелись свои несколько кварталов, куда остальные не совались.

Так как же они определяли, кому какую территорию окучивать? На сей счет имеются две возможности.

Первая: градоправители Альбукерке созвали съезд наркоторговцев, рассадили всю гоп-компанию на раскладных стульях в здании муниципалитета и давай делить городскую территорию честно и справедливо. Назовем этот подход инициативой сверху.

Альтернативная возможность — инициатива снизу. Предположим, что между наркодилерами бушевала жесткая конкуренция и ставки были очень высоки. При таком раскладе каждый наркодилер довольно быстро сообразит, что способен плотно контролировать только определенный район. Ясно, что там бы они орудовали кто во что горазд, притом что их аппетиты сдерживали бы действия конкурентов в соседних районах, и в какой-то момент дилеры обнаружили бы, что естественным образом распределились по всей городской территории.

Какие последствия возымел бы раздел территории по инициативе снизу? Предположим, что часть Альбукерке после торнадо лежит в руинах. Что тогда произойдет? Когда город немного оправится, наркоторговцы смекнут, как ужать свои территории и потесниться, чтобы сократившихся «деловых угодий» хватило на всех. Никто ведь не спустит им сверху указаний, что, поскольку территория конкурентов сократилась, надлежит поделиться своими владениями с пострадавшими.

Возьмем противоположную возможность: площадь города внезапно удвоилась. В этом случае мы обнаружим, что дилеры распространились на свободные территории, — так сказать, заполнили вакуум, — обернув себе на пользу прибыток угодий и ослабшую конкуренцию. И снова все произойдет без директивы сверху.

Высокоуровневые паттерны городской территории возникают вследствие конкуренции на самом низовом уровне — среди индивидов. Любой наркодилер желает иметь свою долю бизнеса. У каждого есть близкие, которых надо содержать, аренда, которую следует оплачивать, а может, и мечта о новом автомобиле — и потому он беспрестанно борется за свою нишу. Гибко-подвижная городская карта распределения наркоторговцев есть неумышленное следствие индивидуального поведения, а совсем не спланированная городскими властями схема.

Теперь вернемся к мозгу. Возьмите любой учебник по нейробиологии: вы обязательно найдете в нем информацию о передаче нервных импульсов, то есть высвобождении из нейрона небольшого количества особого вещества — нейромедиатора. Нейромедиатор химически связывается с рецепторами другой клетки, вызывая короткий всплеск электрической или химической активности. Таким путем нейроны посылают сигналы друг другу.

Давайте рассмотрим клеточное взаимодействие в другом свете. В микроскопическом царстве вокруг нас одноклеточные создания вырабатывают особые химические вещества. Но они несут вовсе не дружественные послания; напротив, это защитные механизмы, предупредительные выстрелы в воздух. Попробуем представить миллиарды клеток мозга в виде миллиардов одноклеточных организмов. Хотя обычно мы исходим из того, что нейроны благополучно сотрудничают, мы можем воспринимать их как заклятых врагов, беспрерывно воюющих друг с другом. И они вовсе не передают один другому информацию, а злобно плюются друг в дружку. Через эту призму активность мозговой ткани предстает перед нами как конкуренция между миллиардами самостоятельных агентов, каждый из которых отчаянно сражается за ресурсы и изо всех сил пытается выжить. И каждый, совсем как наркоторговцы в Альбукерке, эгоистичен.

При такой интерпретации ряд экспериментальных открытий с легкостью находит объяснение. Например, в начале 1960-х годов Дэвид Хьюбел и Торстен Визель[49] показали, что перемежающиеся полосы в зрительной коре млекопитающих принимают сигналы либо от левого глаза, либо от правого. В норме каждый глаз контролирует по равной доле территории. Но если на раннем этапе развития одному глазу перекрыть зрение, более мощные входные сигналы от другого начинают захватывать большую площадь. Иными словами, ретинотопические карты в зрительной коре под влиянием опыта могут кардинально меняться: входные сигналы от сильного глаза удерживаются и усиливаются, тогда как входные сигналы от закрытого глаза слабеют и в конечном счете угасают7. В подобных экспериментах демонстрируются два момента. Во-первых, эти карты не являются чисто врожденными. Во-вторых, удержать территорию возможно только при постоянной активности. А по мере ослабления входных сигналов нейроны меняют