Дэвид Иглмен - Живой мозг

Внутри мозга актуальность выражается через действие систем, которые выделяют химические вещества, называемые нейромодуляторами17. Эти вещества позволяют переменам происходить только в конкретных местах и в конкретное время, а не повсеместно и одномоментно18. Наибольшую значимость среди таких химических веществ имеет ацетилхолин[44]. Высвобождающие это вещество нейроны активируются под действием как вознаграждения, так и наказания. Они активны, когда животное изучает задачу и хочет что-то изменить, но инертны, когда задача прочно освоена19.

Наличие ацетилхолина в определенной области мозга повелевает ей измениться, но каким образом — не уточняет. Иными словами, когда холинергические нейроны (те, что высвобождают ацетилхолин) активны, они просто повышают пластичность целевой области мозга. В противном случае пластичность соответствующей области мала или вообще отсутствует20 (рис. 6.2).

Рис. 6.2. У ацетилхолина широкая зона проникновения, но он, как правило, высвобождается на очень специфических участках. Это позволяет перемонтировать нейронную сеть только в конкретных областях, не затрагивая другие

D. Eagleman and J. Downar, Brain and Behavior, Oxford University Press

Приведу пример. Допустим, я сыграл для вас на пианино ноту, скажем фа-диез. Она вызывает активность в вашей слуховой коре, но площадь участка, отведенного под нее, не меняется, потому что этот звук не означает для вас ничего примечательного. Теперь допустим, что каждый раз, нажимая на эту клавишу, я угощаю вас шоколадным печеньем. В этом случае звучание ноты приобретает смысл, соответственно, предоставляемая ей территория расширяется. Ваш мозг выделяет больше места на эту частоту, поскольку получаемое вознаграждение указывает ему, что нота фа-диез чем-то важна для вас.

Теперь предположим, что у меня нет печенья. Вместо того чтобы выдавать вам угощение, я нажимаю клавишу фа-диез и в тот же момент стимулирую в вашем мозге нейроны, высвобождающие ацетилхолин. Кортикальное представительство ноты расширяется в точности так же, как если бы я поощрил вас печеньем21. Ваш мозг выделяет под эту ноту больше площади, поскольку наличие ацетилхолина указывает на ее значимость для вас.

Ацетилхолин может выделяться в мозге повсеместно и в результате давать толчок к переменам под действием любого релевантного стимула, будь то музыкальная нота, фактура поверхности или словесное одобрение. Таков универсальный способ сообщить мозгу: эта штука важна — давай-ка настраивайся лучше распознавать ее22. Ацетилхолин помечает релевантность расширением кортикальной территории. А любое ее изменение отражает степень эффективности вашего действия. Сначала ученые показали это на крысах. Две группы крыс обучали выполнять сложный трюк: выхватывать из высоко расположенной узкой щели сахарные шарики. Одной группе медикаментозно блокировали высвобождение ацетилхолина. По прошествии двух недель вторая группа животных научилась быстрее и сноровистее добывать лакомство, и, соответственно, у них намного увеличилась область мозга, отвечающая за движения передних лап. У крыс, на которых ацетилхолин не воздействовал, размеры данной области не изменились, как не улучшился и навык — сахарные шарики они вытаскивали ничуть не быстрее и не точнее, чем в начале обучения23. Очевидно, что одними повторами трудного упражнения поведенческих улучшений не добиться, для этого необходимо также, чтобы нейромодуляторные системы закодировали его релевантность. Без ацетилхолина ваши десять тысяч часов практики — впустую потраченное время.

Вспомните Фреда Уильямса, который (в отличие от Серены и Винус) терпеть не мог теннис. Почему его мозг не соизволил поменяться, хотя парень тренировался по столько же часов, что и его сестры? А потому, что его нейромодуляторные системы не вовлекались в процесс тренировок. Сколько ни усердствовал он в тренировках бэкхенда[45], ни лупил ракеткой по мячу, все б е з толку — как у крыс, которые две недели подряд вытаскивали сахарные шарики из щели, но не испытывали воздействия ацетилхолина.

Холинергические нейроны широко распространены. Почему при их активации пластичность не включается повсеместно и изменения происходят не всегда? Дело в том, что высвобождение и влияние нейромедиатора ацетилхолина — а в рамках центральной нервной системы он является также и нейромодулятором — регулируются другими нейромодуляторами, которые задают переменам направление, кодируя стимул либо как вознаграждение, либо как наказание. Мировое научное сообщество все еще бьется над расшифровкой сложной хореографии нейромодуляторных систем, но нам уже известно, что и нейромедиаторы, и нейромодуляторы, вместе взятые, позволяют мозгу изменяться в одних областях, но блокируют изменения в других.