«Каждый человек может, если он того захочет, стать скульптором своего мозга»[3].
Нейропластичность
Способность нервной системы менять свою структуру, обучаясь и приспосабливаясь к миру вокруг, получила название нейропластичность.
Первопроходцем в современном исследовании нейропластичности стала нейробиолог Мэриан Даймонд. Именно с ее экспериментов в 1960-х годах начал стремительно расти снежный ком из данных на тему высокой изменчивости нервных систем. В ходе классического для нейробиологии эксперимента в 1964 году Мэриан Даймонд поместила крыс в среду, которая предоставляла им много возможностей для игры, изучения окружающего мира и взаимодействия с ним[4]. Обнаружилось, что благоприятные обстоятельства довольно быстро изменили мозг грызунов и на анатомическом, и на функциональном уровне.
После всего лишь 80 дней пребывания на «крысином курорте», оборудованном всеми возможными благами, испытуемые Мэриан расцвели не только внешне, но и внутренне. Игрушки в их клетке менялись ежедневно. Это давало им все новые и новые стимулы активно применять свои когнитивные способности. Как следствие, количество и плотность нервных отростков в мозговой ткани крыс увеличились.
Наибольший рост наблюдался в передней части коры головного мозга в префронтальной коре, которая имеет определяющее значение для управления вниманием и поведением. Там совокупные изменения достигли 6 %. Сейчас нам также известно, что в подобных стимулирующих обстоятельствах образуется много новых нервных клеток в гиппокампе в центре нашей кратковременной памяти, где она перезаписывается в долгосрочную.
В следующие годы Мэриан Даймонд в серии экспериментов принялась сравнивать крыс, содержащихся в течение нескольких месяцев в обогащенной среде, с теми, которые помещались в обедненные условия[5]. То были почти пустые одиночные клетки без возможностей для взаимодействия, обучения и исследования. Разница между анатомией мозга у первых и у вторых оказалась разительной.
Два сценария изменения пирамидального нейрона А. При содержании в обогащенной среде он превращается в варианты B и C с высокой плотностью дендритных отростков. При содержании в обедненной среде он превращается в варианты D, E и даже F. Численность отростков резко сокращается вплоть до полного отмирания дендритного дерева. Рисунок выполнен на основании данных, полученных методом Гольджи[6].
У грызунов, что вели активную жизнь и упражняли свою нервную систему, в мозге было больше вспомогательных глиальных клеток. Глиальные клетки защищают нейроны, снабжают их энергией и необходимы для обмена веществ в них. Что особенно важно, наблюдалось повышенное число отростков нервных клеток (дендритов), с помощью которых нейроны связываются друг с другом и получают информацию.
Мозг крыс из обогащенной среды отличался и по ряду иных показателей. Он содержал повышенный объем и плотность нервной ткани в целом. Например, затылочная доля весила на 6,4 % больше, чем у их товарищей из клеток, бедных на стимулы.
Сперва экспериментальные результаты доктора Даймонд были приняты с крайним скептицизмом, поскольку шли вразрез с господствующими представлениями. Однако вскоре многие другие подхватили ее эстафету.
Так, в 1980-х Брюс МакИв подошел к проблеме с несколько иной стороны[7]. Он поместил в общую клетку две тупайи: одна была доминантным, напористым и пышущим силами грызуном, а другая низкоранговой и слабой особью. Чтобы лучше понять мизансцену, представьте, что в детстве вас заперли в комнате с самым отвратительным и при этом совершенно непобедимым школьным хулиганом и это соседство продолжалось 24 часа в сутки в течение 28 дней. Слово «стресс» едва ли способно описать всю остроту неприятных переживаний второй тупайи.
Брюс МакИв обнаружил, что месячное пребывание в подобном «психосоциальном аду» вызвало значительное снижение объема нервной ткани в гиппокампе за счет уменьшения числа дендритов. Поскольку гиппокамп ответствен за хранение кратковременной памяти и ее перезапись в долговременную, нужно полагать, это плохо сказалось на умственных возможностях бедного грызуна.
Как стало ясно в следующие десятилетия, провоцирующие сильный стресс или обедненные обстоятельства снижают и количество нервных клеток в гиппокампе, в то время как стимулирующие условия имеют обратный эффект.
Конечно, в работе МакИва речь шла лишь об атрофии дендритов гиппокампа. Тем не менее в сочетании с данными Мэриан Даймонд и в свете множества новых экспериментов, где исследовались изменения в других зонах мозга и в других условиях, к 1990-м годам у нас вырисовалась общая картина.
Пластичность нервных систем стала непреложным научным фактом. Стало ясно и то, что ее масштабы намного больше, чем прежде считалось возможным. К настоящему времени существует уже несколько сотен тысяч работ на эту тему, и каждый год приносит все новые и новые ее примеры изо всех уголков и ниш царства жизни.
Одним из потрясающих открытий последнего времени является феномен обратимой нейропластичности у индийских прыгающих муравьев[8]. Когда их королева умирает, муравьи-рабочие устраивают между собой состязание за освободившийся трон. Ставки здесь высоки победительница не просто становится новой маткой, производящей коллективное потомство всей колонии. Ее ждет жизнь в покое, неге, изобилии и под постоянным присмотром сотен муравьиных нянек.
Когда одна из самок одерживает триумфальную победу над соперницами, в ее организме наблюдаются глубокие метаморфозы. Размер ее яичников увеличивается, а вот мозг, напротив, уменьшается на четверть. Новый образ жизни уже не будет ставить перед ней столь сложных задач, как в пору ее бедной рабочей жизни.
Муравьиный мозг также претерпевает сильную реконфигурацию. Старые программы поведения в нервной системе переводятся в режим глубокого сна, а на их место заступают совсем иные навыки и сценарии поведения, соразмерные ждущим ее материнским задачам.
Нечто поразительное происходит в том случае, если в колонии случается дворцовый переворот и самка оказывается низвергнута со своего пьедестала. Не тратя времени на сожаления и с полным принятием столь драматического поворота колеса фортуны, она отращивает себе назад утраченную четверть мозга. После этого она возвращается к исполнению своих былых пролетарских обязанностей. Кто знает, может быть жизнь новоявленной королевы окажется скоротечна, и на следующем состязании поверженной владычице вновь улыбнется удача?
Нечто похожее наблюдается и у лобстеров, обитающих в океанических глубинах, о которых писал психолог Джордан Питерсон[9]. В их темном мире ведется постоянная и ожесточенная борьба за территорию и пищу, так что каждый участок заселяемого ими дна закреплен за тем или другим вооруженным клешнями феодалом.
Среди лобстеров царит строгая иерархия, определяющая, кому и какая территория принадлежит, кто может получить доступ к пищевым ресурсам и в каком порядке. Изменения в нее вносятся по итогам турниров между этими ракообразными. Когда доминантный альфа-лобстер несколько раз проигрывает в сражении, в его мозг закрадывается закономерное сомнение: а на своем ли я месте в этой жизни, если я так слаб и терплю постыдное поражение уже в который раз?
Если он приходит к выводу, что все-таки не на своем, в его мозге запускается сложный процесс перестройки нейросетей сродни тому, что переживает индийский прыгающий муравей, но в несколько меньших масштабах.