Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Совершенно очевидно, что подобные исследования неприменимы к нашему биологическому виду. Согласитесь, трудно представить себе такую же контролируемую среду для людей. Тем не менее, по мере того как эволюция совершенствует мозг, делая его все более изощренным, значение индивидуального опыта обретает все большее значение для формирования нейронных конфигураций в мозге, в конечном итоге дающих нам, людям, способность к уникальному восприятию мира.[120] Мы знаем, что когда человеческий мозг растет в первые годы жизни, этот рост связан не с увеличением числа нейронов, а с их ветвлением.

В коре головного мозга человека количество синапсов (контактов между нейронами) быстро растет в период внутриутробного развития и продолжает расти в течение короткого периода после рождения. После этого количество синапсов медленно уменьшается за очень длительный период времени, начиная примерно с шести месяцев идо подросткового возраста и достигая стабильного уровня в зрелости.[121] При сканировании мозга людей в возрасте от четырех до двадцати лет[122] было замечено, что кора увеличилась в объеме до десяти-одиннадцати лет у мальчиков и восьми-девяти лет у девочек, затем постепенно уменьшалась в результате синаптического «сокращения». В связи с этим мозг затем становится не таким безоговорочно открытым для новой информации, но более приспособленным для удовлетворения фактических потребностей человека.[123]

Существует два основных типа исследований с участием людей, раскрывающих поразительные способности мозга к пластичности. Первый тип – это изучение «снимков», подобно тому, что мы видели ранее на примере лондонских таксистов,[124] где профессионалы и эксперты, занятые в течение длительного периода в определенном типе деятельности, показывают заметные различия по сравнению с людьми, не сталкивающимися с выбранным типом деятельности так часто. Возьмем теперь математиков: долгое время, которое они проводят за вычислениями и работой с формулами, вызывает увеличение плотности клеток в области коры (теменной доли), которая участвует в вычислительных операциях и визуальной обработке. Так же и у музыкантов мозговые структуры могут заметно различаться по сравнению с немузыкантами. Сканы мозга профессиональных клавишников, любителей и немузыкантов выявили увеличение объема серого вещества в моторных, слуховых и зрительных центрах мозга. Более того, существует выраженная взаимосвязь между развитием соответствующих центров и интенсивностью практических занятий, из чего вытекает предположение, что эти анатомические изменения связаны с процессом самообучения, а не с врожденной предрасположенностью к музыке.[125]

Интенсивные занятия фортепиано, в частности, оказывают определенные эффекты в отдельных областях мозга и влияют на развитие нейронных связей (белое вещество) у людей всех возрастов – детей, подростков и взрослых. Как и следовало ожидать, имеющий наибольший потенциал к развитию детский мозг демонстрирует наивысший уровень пластичности. Совершенно очевидно, что определенные временные окна («критические периоды») играют роль в региональной пластичности некоторых областей центральной нервной системы.[126]

Учитывая широкое разнообразие навыков, таких как вождение такси, игра на музыкальных инструментах и математические изыскания, не кажется удивительным, что и другие, совершенно разнообразные виды деятельности также могут оставить свой след в мозге. Возьмем игру в гольф: в одном обзоре сканов мозга опытных и менее квалифицированных игроков в гольф, а также людей, никогда в него не игравших, значительные изменения в структуре серого вещества были обнаружены только у опытных игроков.[127] У баскетболистов тоже обнаруживаются признаки пластичности, коррелирующей с опытом, но на этот раз в области, известной как «автопилот» головного мозга – мозжечке, который отвечает за координацию сенсорно-моторных взаимодействий. И наиболее заметные изменения были выявлены лишь у профессиональных баскетболистов.[128]

А есть и другой подход к исследованию пластичности. Вместо того чтобы сравнивать сканы мозга экспертов и простых смертных, можно заняться протяженным во времени изучением одного и того же мозга. Такой эксперимент осуществляется с несколькими повторами в течение длительного периода времени, чтобы можно было наблюдать динамику. На сей раз участниками стали обычные люди без особых навыков в рассматриваемой области, но в ходе эксперимента они получали определенные знания и опыт. Так, оказалось, что изучение языка стимулирует пластичность, повышает плотность серого вещества мозга. Наблюдаемые изменения соответствуют уровню языковых навыков. Это еще раз доказывает, что любой процесс обучения отражается на структуре мозга.[129]