Антимозг: цифровые технологии и мозг, стр. 8
Эти эксперименты подтверждают то, что давно известно современным нейробиологам и на что обратил внимание еще римский император Марк Аврелий. Как-то раз он заметил: «Со временем душа принимает цвет твоих мыслей». Конечно, Марк Аврелий понятия не имел о нейропластичности мозга, но он был полностью прав!
Тренировка: нейроны и мускулы
Вернемся к украденному из моего автомобиля навигационному прибору. Я был вынужден на собственном опыте узнать, какие последствия для водителя имеет ситуация, когда он в течение длительного времени мог совершенно не заботиться о том, где он, собственно, находится. Я возложил эту задачу на машину, которая приятным (чтобы не сказать убаюкивающим) женским голосом сообщала, как мне ехать. Эту умственную работу по ориентированию и навигации, которую я раньше выполнял сам, я доверил электронному устройству, примерно так, как можно избежать самостоятельного подъема по лестнице, воспользовавшись эскалатором или лифтом. Тот, кто часто это делает, добирается на четвертый этаж удобно и без одышки. Однако ему не стоит удивляться, что, если эскалатор или лифт выйдет из строя, он будет изрядно потеть, поднимаясь по лестнице (или – если он живет на двадцатом этаже – при перебоях в электроснабжении вынужден будет просить приюта у соседа, живущего на первом).
Известно, что растут только те мышцы, которые мы тренируем. Как мы знаем, так же обстоит дело и с головным мозгом. И хотя при интенсивном его использовании увеличивается размер не всего головного мозга, а его отдельных участков, происходящие процессы очень похожи: нейроны – клетки серого вещества в нашем головном мозге – обрабатывают информацию в форме электрических импульсов. Через нервные волокна, на концах которых находятся так называемые синапсы, импульсы передаются от одной нервной клетки к другой (рис. 2.6).
2.4. Нервная клетка под электронным микроскопом. Отростки, которые вы видите, проводят к телу нервной клетки электрический импульс химическим путем.
2.5. Фотография нейрона, сделанная с помощью оптического микроскопа. Однако этот снимок не показывает, как нервная ткань выглядит в действительности. Почему? Попытку сфотографировать отдельный нейрон можно сравнить с желанием фотографа запечатлеть в густых непроходимых джунглях одно-единственное дерево. Он отступает на пару шагов, чтобы взять его в кадр… но перед лицом фотографа тут же смыкаются ветви и листья других деревьев. Нужное дерево исчезло, скрытое буйно разросшимися соседними растениями. То же самое происходит и в головном мозге. Там нет единичных нейронов, как на этой иллюстрации. Здесь в нейрон ввели флуоресцентный краситель, а затем подсветили специальной лампой. Поэтому все остальные соседние нейроны (и прежде всего 10 000 соединенных с ним волокон) на этом снимке не видны и не перекрывают изображение.
2.6. Перенос нервных импульсов через синапс происходит за счет того, что при поступлении импульса (слева) маленькие пузырьки в утолщении на конце нервного волокна, содержащие медиаторы, соединяются со стенкой волокон (в середине), за счет чего медиатор высвобождается и, в свою очередь, причаливает к рецепторам клетки, готовой принять импульс (справа).
Сегодня каждый школьник знает, как через синапс посредством особых химических веществ (медиаторов) электрический импульс (так называемый потенциал действия) передается от одной нервной клетки к другой. Для того чтобы воспринять химический сигнал медиатора от клетки, передающей нервный импульс, «принимающая» клетка имеет специальные рецепторы. В макромолекулах этих рецепторов, в свою очередь, открываются ионные каналы, по которым в клетку начинают поступать частицы с определенным зарядом – ионы. Все это очень интересно. Однако еще интереснее то, чего в школе не проходят: значение этих процессов! Ибо импульс можно было бы передавать и без химического переноса, непосредственно от нейрона к нейрону. Это гораздо быстрее и намного эффективнее, так как потребовало бы меньших затрат драгоценной энергии. Зачем же нужны синапсы? Это вопрос не праздный, так как головной мозг человека, ваш головной мозг, содержит около 100 миллиардов нервных клеток, из которых каждая имеет до 10 тысяч соединений с другими нервными клетками. Количество этих соединений – синапсов – в вашем головном мозге составляет, таким образом, примерно миллион миллиардов! Можно просто отметить для себя – очень-очень много!
Следы памяти
Итак, почему природа создала синапсы? Нейробиология имеет четкий ответ на этот вопрос: потому что синапсы постоянно изменяются в зависимости от того, используют их или нет (рис. 2.7). И хотя, в отличие от мускулов, которые зримо увеличиваются в результате интенсивных упражнений, рост головного мозга после длительного умственного тренинга увидеть нельзя, в нем тоже происходят заметные изменения. Синапсы становятся толще, если их нагружают; если ими не пользуются, они хиреют и в конце концов отмирают.
2.7. Синапсы изменяют свой размер, если им дают нагрузку. Слева представлен синапс, через который раньше передавалось мало электрических импульсов. Соответственно размер его невелик. Через синапс справа проходило много импульсов, поэтому он заметно увеличился.
То, как синапсы постоянно появляются, перестраиваются, исчезают и возникают вновь, очень отчетливо показывают исследования головного мозга, проведенные в последние годы (см. рис. 2.8).
2.8. Возникновение новых синапсов благодаря интенсивному приобретению новых знаний, начатому и продолженному в течение нескольких дней. Сначала мы видим обычное состояние синапсов до начала интенсивного обучения. Однако за несколько дней усиленного умственного труда в клетках мозга образовались новые синапсы (на них указывают черные стрелки), а уже имеющиеся – исчезли (белые стрелки). Если мы учимся, то начиная с девятого дня, образуется все больше новых синапсов. Это особенно заметно на рисунках, выделенных пунктирной рамкой: здесь показано количество вновь появившихся синапсов на 12-й и 16-й день, то есть спустя четыре и восемь дней после начала интенсивного обучения.
Благодаря умственной деятельности головной мозг изменяется постоянно. А потому не забывайте, что вы не просто имеете головной мозг, подобно тому, как вы имеете сердце или две почки. Дело в том, что вы и есть ваш головной мозг! В этом отношении ваш головной мозг – самый главный орган вашего тела. Знаю, знаю: ваш кардиолог то же самое говорит про сердце, а что говорит ваш уролог, я и упоминать не хочу. Каждый врач-специалист занимается «своим» органом, и для него он самый важный. Кто же прав? А прав я, потому что ваш головной мозг – единственный орган, при трансплантации которого (предположим, это было бы выполнимо) вы охотнее стали бы донором, нежели реципиентом. Если вам пересаживают новое сердце или почку, то после операции вы остаетесь тем, кем были прежде. Если же вам пересадили бы донорский мозг, то после операции проснулся бы донор, посмотрел бы в зеркало и удивился, что он выглядит в точности как вы. А вы сами перестали бы существовать! Ибо то главное, что составляет вас, – вовсе не телесная оболочка, а ваша жизнь, ваш опыт и все то, что отложилось в вашем головном мозге.
Математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц знал об этом еще более 300 лет назад. Он придумал (почти одновременно с Ньютоном и независимо от него) интегральное математическое исчисление, при котором складывают бесконечное множество бесконечно малых величин – и тем не менее получают четкий результат, например 17,3 или 29,7. При этом о головном мозге человека он знал только одно: что этот орган находится в черепной коробке (и это не удивительно, ведь открытия нейронов и синапсов надо было дожидаться еще долгие годы). Тем не менее Лейбниц установил, что в головном мозге происходит много чего такого, чего мы, с одной стороны, не понимаем, но что, с другой стороны, имеет крайне важное значение.