Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга

Когда нейрофизиологи и разработчики искусственного интеллекта говорят об изменениях в сети, они обычно подразумевают изменения в силе связей между клетками. Однако, на наш свежий дилетантский взгляд, синапсы обречены на недостаточность, потому что пластичность проявляется в мозге на каждом уровне. Характер протекания активности в сетях определяется всеми их настройками, как крупными, так и мелкими. К какой бы части мозга мы ни обратились, пластичность обнаруживается везде. Но тогда почему ученые сосредоточены почти исключительно на синапсах? А потому, что их активность проще всего замерять. Остальные процессы в целом выражены слишком слабо и протекают в мозге слишком стремительно, чтобы современные технологии могли зафиксировать их. По этой причине мы, подобно пьянице, который ищет ключи под фонарем, концентрируем внимание на том, что можем увидеть и измерить.

* * *

Таким образом, в распоряжении мозга множество кнопок, которые он может задействовать, что подводит нас к следующему фрагменту истории: как мозг при наличии стольких настраиваемых параметров умудряется что-либо изменять, не внося сумбур и путаницу во все другие функции? Как осмыслить взаимодействие всех его частей и структур? В чем состоят принципы, посредством которых многие степени свободы не вырываются из-под контроля, а, напротив, поддерживают друг друга в рамках единой системы сдержек и противовесов?

Я предлагаю рассматривать эти вопросы не с позиций биологических особенностей частей мозга, а с позиций временного масштаба, в котором они функционируют. Нашу историю о тайнах изменчивости мозга следует раскрывать не через подробности устройства его механизмов, а через темпы их жизнедеятельности.

Включаем разные временные шкалы

Несколько лет назад американский писатель и футуролог Стюарт Бранд предложил рассматривать цивилизацию как многослойную систему, слои которой функционируют одновременно, но в разном темпе22. Так, мода быстротечна, а промышленные предприятия в какой-либо отрасли меняются значительно медленнее. Инфраструктура — дороги, здания, коммуникации — развивается постепенно. Правила и законы жизни общества — управление — адаптируются очень медленно, защищая нас от ветров перемен. Культура идет вперед по собственному расписанию, опираясь на глубинные основы истории и традиций. Медленнее всего движется природа, отсчитывая свою историю по шкале веков и тысячелетий.

Временные шкалы взаимодействуют, пусть это и не всегда заметно. Слои, живущие более быстрыми темпами, передают накапливающиеся новшества живущим медленнее. Последние, в свою очередь, устраивают слоям-торопыгам проверки на прочность и структурирование. Сила и устойчивость культуры обеспечиваются взаимодействием всех уровней системы (рис. 10.2).

Рис. 10.2.Разнотемповые слои системы

_{Печатается с разрешения автора}

Принцип разбиения на слои в зависимости от их динамики полезен при рассмотрении мозга. Правда, диапазон здесь будет другой: не от скоротечной моды до величественно неторопливой Матери-природы, а от быстрых биохимических каскадов до изменений экспрессии генов. В мозге меняются не только синапсы, но и множество других параметров (для посвященных: сюда входят типы и распределение каналов, состояния фосфорилирования, формы нейритов, скорость транспорта ионов, темпы продуцирования оксида азота, биохимические каскады, пространственная локализация ферментов и экспрессия генов). Если эти потоки активности правильно связаны между собой, мимолетное событие может оставить в системе след, потому что быстрые каскады запускают более медленные, которые в конечном счете могут запускать еще более медленные процессы, а те в свою очередь — постепенные глубинные перемены. Таким образом, изменения пластичности разнесены по временному спектру, а не сохраняются по принципу «всё или ничего». Все формы пластичности взаимодействуют одна с другой, и мощь системе придает слаженное действие всех ее временных слоев23.