Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Таким образом, изучение языка – прекрасный пример сензитивных периодов у человека, причем как для фонологии, так и для грамматики. Кроме того, это отличная иллюстрация модульной организации мозга: в то время как способности к овладению грамматикой и звуками языка заметно снижаются, другие функции – например, способность заучивать новые слова и их значения – остаются сохранными на протяжении всей жизни. Именно эта остаточная пластичность позволяет нам в любом возрасте запоминать значения новых слов (факс, iPad, мем, гик) и юмористических неологизмов (простыяло – летнее одеяло из простыни, хвастограммить — хвастаться красивой жизнью в социальных сетях, Абсурдистан — страна, в которой происходит что-то нелепое или несуразное). К счастью, что касается расширения словарного запаса, взрослый мозг продолжает демонстрировать определенный уровень пластичности на протяжении всей жизни, хотя биологическая причина, по которой это происходит, в настоящее время неизвестна.

Приемные дети и совы-очкарики

Почему синаптическая пластичность снижается? Изучение биологических механизмов открытия и закрытия сензитивных периодов является одним из основных направлений исследования в современной нейробиологии¹⁴². Закрытие сензитивного периода, по-видимому, тесно связано с балансом между возбуждением и торможением. У детей возбуждающие нейроны созревают быстро, а тормозящие – медленнее. Некоторые нейроны, содержащие особый белок парвальбумин, постепенно окружают себя твердой матрицей – так называемой перинейрональной сетью. По мере увеличения ее плотности синапсы перестают формироваться и теряют подвижность, в результате чего никаких изменений в соответствующих нейронных сетях уже не происходит. Если бы мы могли освободить нейроны от этой смирительной рубашки, например, с помощью флуоксетина (более известного как Прозак), синаптическую пластичность, вероятно, удалось бы восстановить. Предполагается, что это может помочь в лечении инсульта, жертвам которого приходится заново учиться утраченным навыкам.

Немаловажную роль в закрытии сензитивного периода играют и другие факторы. Например, белок под названием Lynx1 нейтрализует действие ацетилхолина. В итоге ацетилхолин, который обычно сигнализирует о событиях, представляющих интерес, и усиливает синаптическую пластичность, теряет свое влияние на сети зрелых нейронов. Некоторые исследователи пытались восстановить пластичность, воздействуя на Lynx1 либо генетически, либо фармакологически, с помощью механизмов ацетилхолина, и добились весьма многообещающих успехов в экспериментах на животных.

Другой способ восстановить пластичность состоит в деполяризации нейронов и их приближении к порогу возбуждения с помощью электрического тока¹⁴³. В результате возбудимая сеть легче активируется и легче поддается модификациям. Эта новая терапия – источник больших надежд для пациентов с тяжелой депрессией: иногда слабых разрядов тока, подаваемых через кожу головы, оказывается достаточно, чтобы вернуть их на правильный путь.

Но почему нервная система вообще ограничивает пластичность? Почему после завершения сензитивного периода дальнейшие изменения в системах мозга становятся невозможны? В этом должен быть некий эволюционный смысл. Моделирование нейронных сетей показывает, что нейроны низших уровней зрительной иерархии быстро приобретают простые и воспроизводимые рецептивные поля – например, детекторы контура. Вполне вероятно, что дальнейшее их обновление и совершенствование бесполезно: этот тип детектора и так близок к оптимальному. Кроме того, изменение организации низших сенсорных областей – фундамента, на котором зиждется все восприятие, – может привести к хаосу в областях более высокого уровня. С этой точки зрения спустя несколько месяцев разумно оставить эти сенсорные нейроны в покое. Возможно, именно поэтому эволюция обеспечила нас механизмами, блокирующими дальнейшие изменения в сенсорных областях на более ранней стадии развития, чем в высших ассоциативных областях.