Революция в голове. Как новые нервные клетки омолаживают мозг

Нейрогенез взрослых – частный случай пластичности мозга, поскольку здесь возникают целые новые нейроны. В других случаях пластичность проявляется в основном на уровне контактов между нервными клетками, через которые те «общаются» друг с другом (синапсы), и напоминающих антенны отростков нейронов, по которым те принимают сигнал (дендриты) или передают его (аксоны). Синапсы очень изменчивы, они постоянно образуются и рассоединяются. Очень велика пластичность нервных отростков в мельчайших разветвлениях; чем ближе мы к ядру нервной клетки, тем положение более стабильно. Как правило, ядро служит точкой опоры (см. рис. 15 на вклейке).

Только не при нейрогенезе взрослых. В этом случае новым будет все: вся нервная клетка, ее тело, отростки и синапсы. Это требует несравненно бóльших затрат, и они должны быть чем-то оправданы. Важный вопрос – чем. Для каких связанных с обучением задач необходима абсолютная пластичность на уровне отростков нервных клеток или синапсов? Ведь мы уже видели, что нейрогенез взрослых у человека встречается практически в одном-единственном месте, которое находится как раз в гиппокампе, а это врата памяти. Эта структура в мозге имеет центральное значение для «высших» функций, включая те, которые мы считаем сугубо человеческими.

Если понимать мозг как сеть, то нейроны – это ее узлы, связи между которыми образуют их отростки с синапсами. Очевидно, когда меняются узлы, связи между ними или и то и другое одновременно, это по-разному отражается на сети. Однако во всех участках мозга представляется возможным добавлять только вторые, но не первые. Ракич и другие ученые утверждали, что это принципиальное условие, поскольку новые узлы скорее ослабят, чем усилят сеть. В ту пору, когда в существовании нейрогенеза взрослых еще сомневались, его пытались опровергнуть на принципиальных основаниях. Это не получилось. Сегодня мы знаем, что и теоретически тоже существуют и могут существовать нейронные сети, которые способны не только пережить появление новых узлов, но и извлечь из него пользу и которые сами стремятся к этому. Новые узлы означают также новые связи; таким образом, речь идет об особой, в определенном смысле высшей форме пластичности.

По крайней мере, так это выглядит. Как все на самом деле, понять очень трудно. Для этого нужно научиться «отдельно» измерять пластичность и найти какое-то числовое выражение этой удивительной способности к изменению формы, чтобы проводить сравнения. Сделать это с новыми нервными клетками становится все проще, и постепенно выясняется, что мы можем считать гипотезу верной. Но по-настоящему доказать ее – все еще очень сложная задача.

С другой стороны, стороннему наблюдателю пластичность не бросается в глаза. Со времен Античности и до Нового времени тело представляли как некий сосуд, который содержит нематериальную жизненную энергию или душу. Это подразумевает некий дуализм. Дуализм – поскольку мы строго разделяли телесное и духовное. Подразумевает – поскольку это казалось настолько само собой разумеющимся, что едва ли когда-нибудь находились монистические рассуждения, которые можно было бы ему противопоставить. Проблема души и тела стара, как сама философия.

Конечно, понятие пластичности не решает проблему души и тела. Наоборот, можно показать, что оно вносит дополнительные сложности. В то же время с простым дуалистическим восприятием оно несовместимо.

Когда мы говорили, что пластичность – это обязательное условие любой мозговой функции, мы на самом деле были неправы. Пластичность – это основа любого обучения. Мозг же осуществляет множество важнейших фундаментальных функций, с обучением никак не связанных. Например, центральное управление дыханием имеет довольно жесткую структуру, и в дыхательном центре в стволе головного мозга нет места для способности к обучению и пластичности. Как правило, самые базовые функции наименее пластичны. Это верно и для целых организмов. Муравьи с их крошечным мозгом получили жесткие программы навигации, благодаря которым они способны после поисков добычи по сложнейшей траектории вернуться к муравейнику по прямой. Это очень сложно устроено (пустынные муравьи для ориентации используют совершенно невидимый для нас поляризационный узор на небе, а расстояния измеряют с помощью некоего встроенного шагомера), но никакой пластичности здесь нет. Муравья легко сбить с толку, если усложнить задачу для его «инструментов». Рудигер Венер из Цюрихского университета подробно исследовал это, поставив множество классических экспериментов. Способность маленького мозга к обучению очень ограниченна. Пластичность нарастает с уровнем его развития (см. рис. 16 на вклейке).

Как развивается мозг