Марко Магрини - Мозг. Инструкция пользователя

Пьемонтский анатом Микеле Виченцо Малакарне провел странный и жутковатый эксперимент. Он взял двух собачек из одного помета и несколько пар птиц из одного и того же выводка. И, запасшись терпением, дрессировал по одному представителю каждой пары, оставив его родственника жить по собственному разумению. Спустя два года он умертвил животных, вскрыл их черепные коробки и сравнил мозги представителей одного вида между собой.

Малакарне удалось спокойно завершить эксперимент, поскольку он жил в далеком 1785 году. Сегодня такая жестокость вряд ли бы осталась безнаказанной. Однако с научной точки зрения эксперимент удался: животные, с которыми ученый занимался, имели гораздо более развитый мозг. Таким образом, Малакарне обнаружил, что чувственный опыт физически меняет структуру мозга. К сожалению, в течение более чем двух столетий никто не обратил внимание на удивительное открытие итальянского анатома, впервые усомнившегося в неизменности мозгового аппарата.

Сегодня ученые уверены, что мозг меняется, причем постоянно. Достаточно посмотреть фильм, прочесть книгу, принять участие в конференции или поболтать с друзьями в баре – и новая информация, новый опыт, новые выводы сделают свое дело. В микрокосмосе нейронов что-то сдвинется и поменяется.

Эта поразительная способность мозга, полученная нами в ходе эволюции, называется пластичностью. Она развилась на базе пересечения двух взаимозависимых систем – памяти и способности к обучению. Этой способностью обладают многие животные, однако у млекопитающих, и в особенности у Homo sapiens , она развита особо: у человека она усилена большим объемом коры головного мозга и поддерживается культурой и речью.

Пластичность формирует новые нейронные связи посредством окончаний аксонов, с одной стороны, и разветвлений дендритов и их шипиков [см. стр. 30] – с другой. Кстати, количество шипиков и их форма могут меняться в течение минут и даже секунд.

Возрастание или уменьшение в течение нескольких часов количества старых и новых нейронных связей, даже в несущественных объемах, могут привести к полной смене структуры нейронных цепей.

Кроме нейронной существует еще синаптическая пластичность, которая усиливает или ослабляет связи между нейронами. Дональд Хебб, канадский ученый, высказал догадку, что, когда два нейрона активизируются одновременно, синапсы, которые их соединяют, усиливаются. «Между одновременно активированными нейронами сети пороги синаптической связи снижаются», – гласит правило Хебба. Одновременно активизирующиеся нейроны объединяются и укрепляют взаимные связи. Хебб установил также, что усиление синаптической передачи между двумя нейронами сохраняется достаточно долго после воздействия. Это явление получило название «долговременная потенциация» (Long-term potentiation, или LTP ) [см. стр. 26].

Функцией памяти заведуют сразу несколько отделов мозга: основными действующими лицами являются височные доли коры, гиппокамп и структуры лимбической системы. Запоминание происходит через повторение сигналов. Гиппокамп [см. стр. 64] буквально пронизан синаптическими ответвлениями, предназначенными для распределения информации в соответствии с ассоциациями, в ней заложенными.

Американский анатом прошлого века Джеймс Папец открыл главное хранилище эмоций (цепь Папеца) – нейронную петлю длиной примерно 35 см, окружающую гиппокамп и пересекающую лимбическую систему и височные доли коры [см. стр. 70]. Сегодня ученые полагают, что эта цепь является одним из основных механизмов запоминания: проходя с большой скоростью по нейронам цепи, ассоциации, вызванные тем или иным событием или знанием, физически закрепляются в коре. Гиппокамп этим воспоминаниям становится больше не нужен. Эта теория объясняет, почему пациенты с травмированным гиппокампом не могут запомнить сиюминутные события, однако отлично помнят, что было с ними в прошлом.

Противоположностью долговременной потенциации является долговременная депрессия, то есть постепенное снижение эффективности синапсов, предшествующее забвению. Это тоже важная составляющая процесса обучения, она помогает оптимизировать запоминание и не хранить ненужную и малозначимую информацию (хотя порой бывает, что забывается и нечто нужное). Механизм долговременной потенциации предполагает рост интенсивности сигналов от нейрона к нейрону, усиление сигнала в синаптической щели. Когда человек заучивает наизусть песню или стихотворение, его мозг неуловимо меняется – и уже не станет прежним.