Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни

Карты мозга тоже состоят из материи: из нейронов и их проводов, аксонов и дендритов, которые передают сигналы между нейронами. Еще один способ, с помощью которого развивающийся мозг может обучаться и инвестировать ресурсы, заключается в изменении этой материи таким образом, чтобы ключевые участки карты становились толще. Например, если в младенчестве няня часто щекотала вам пальчики ног или играла с ними, в результате этого раннего обогащающего опыта зона пальцев ног на вашей карте S1 могла расшириться (занять большую площадь на поверхности мозга), стать толще или претерпеть оба изменения. Когда опыт приводит к утолщению части карты, это обычно означает, что там содержится больше материи – больше нейронов, больше связей между нейронами или больше поддерживающих клеток, помогающих нейронам выполнять их работу. Если участок пальцев левой ноги на карте S1 утолщен, это может говорить о том, что нейроны, отображающие прикосновение к этим пальцам, лучше оснащены для коммуникации и координации друг с другом. Результатом является более эффективная локальная обработка информации, что позволяет лучше чувствовать и различать прикосновения к этим пальцам. В детстве и в меньшей степени в более позднем возрасте карты мозга могут изменяться и адаптироваться за счет расширения ключевых участков, укрепления этих территорий дополнительной материей или за счет обоих процессов.

Мы видели, как экспериментальные процедуры изменяют карты мозга новорожденных крысят. Однако то же самое можно сказать о маленьких детях и о влиянии раннего окружения на их нервную систему. Рассмотрим пример недоношенных детей, которым после рождения приходится оставаться в родильном доме для проведения интенсивной терапии. Такие дети остаются в отделениях интенсивной терапии недели или месяцы и постоянно слышат громкий высокочастотный шум вентиляторов, насосов, мониторов и сигнализации – дополнительные звуки по сравнению с той звуковой средой, в которой они находились бы в утробе матери. Кроме того, им чего-то не хватает. Если бы эти дети развивались в матке до окончания срока беременности, их бы окружал акустический мир с доминированием мелодичных низкочастотных компонентов голоса матери и предсказуемого ритма ее сердцебиений. Этих звуков нет в отделениях интенсивной терапии для недоношенных детей. Есть и другие отличия. Например, детям в больнице приходится переживать болезненные процедуры, такие как забор крови, и у них меньше тесных физических контактов по сравнению с ситуацией в матке или в родительском доме.

Хотя мы пока не знаем окончательно, как пребывание в больнице влияет на развитие карт мозга новорожденных детей, у нас все больше доказательств, что этот опыт действительно оказывает влияние на обработку звуковой и тактильной информации[136]. Понятно, что лечение этим детям необходимо для выживания. Однако растущая озабоченность ученых и врачей по поводу важной роли ранней среды для развития нервной системы ребенка приводит к пересмотру отношения к сенсорной среде в отделениях интенсивной терапии для новорожденных. Можно ли одновременно спасать жизнь ребенка и усилить влияние социального фактора? Можно ли ослабить шум сигнализации и оборудования? Многие родильные дома начали учитывать эти важнейшие замечания.

В некоторых случаях внести значительные изменения достаточно легко. Например, было показано, что просто включение аудиозаписи сердцебиения матери и низкочастотных составляющих ее голоса (тех звуков, которые были бы слышны ребенку в матке) на три часа в день, пока недоношенный ребенок остается в больнице, влияет на развитие его слуховой коры[137]. Исследователи обнаружили, что эта часть мозга, включающая в себя частотную карту A1, была толще у тех детей, которые слышали эти записи, по сравнению с теми, кто их не слышал.

Глубокое когнитивное и перцептивное влияние раннего сенсорного опыта касается всех детей, а не только тех, кто находился в отделении интенсивной терапии. Другой пример относится к детям, рожденным с катарактой (мутным пятном), затмевающей зрение в одном или обоих глазах. Если ребенок родился с такими пятнами, его глаза и зрительные карты мозга, такие как V1, лишены возможности получать структурированные зрительные сигналы. Исследования на людях и на животных показали, что эта депривация вносит хаос в строение карты V1 и других зрительных карт мозга. В результате карты формируются на основании размытых или односторонних сигналов, которые они все же могут получать. Если катаракту удалить хирургическим путем в течение нескольких недель после рождения, у ребенка высокий шанс иметь более или менее нормальное зрение во взрослом возрасте[138]. Но каждая неделя отсрочки операции снижает вероятность восстановления нормального зрения. Взрослые люди, имевшие катаракту в раннем возрасте, обычно хуже различают мелкие детали, улавливают некоторые сложные движения и распознают лица[139]. Эти трудности связаны не с тем, что происходит у них в глазах, а с тем, что уже произошло в их мозге.