Чтобы установить это, Мерценич снова построил карту соматосенсорной коры — тех ее областей, которые ассоциируются с отдельными пальцами рук мартышки. Однако на сей раз не стали разрезать нерв: постдок по имени Уильям Дженкинс провел три месяца, тренируя подопытных обезьян, чтобы те научились справляться с заданием, которое требовало от них развития целого набора необычайно сложных и тонких навыков. Команде исследователей хотелось увидеть, не отразится ли на структуре мозга и этот процесс. Задание было и правда очень непростое. Мартышек учили поддерживать контакт с вращающимся диском, используя подушечки двух пальцев, однако проделывать это деликатно: чтобы пальцы оставались неподвижными и чтобы диск не увлекал их за собой. Для этого требуется очень точно подобрать давление, которое вы будете оказывать на диск.
Обучая мартышек этому трюку, Дженкинс обеспечил их очень высокой мотивацией. Если обезьяна не справлялась с заданием, ей приходилось ждать окончания сеанса тренировок, чтобы ее покормили. Если же задание удавалось выполнить как полагается, счастливицу ждала неслыханно щедрая награда в виде пищевых шариков со вкусом банана — до 600 шариков на протяжении 24-часового периода.
Тренажер, придуманный Дженкинсом, можно было закреплять перед обезьяньей клеткой. Он состоял из круглого алюминиевого «пирога» диаметром 13 см, причем на его поверхности имелись как выступы, так и впадины. Через прутья каждой клетки пропускали электричество: сила тока была незначительной, и обезьяньи пальцы ее не ощущали. Цепь замыкалась всякий раз, когда мартышка прикасалась к металлу диска. А это, в свою очередь, приводило к выбросу пищевого шарика в специальный наклонный желоб, расположенный слева от клетки. Мартышки-начинающие обычно выгребали эту добычу двумя пальцами. А вот закаленные бойцы научились слизывать шарики языком, чтобы не отводить пальцы от диска, а значит, довести скорость поступления корма до максимальной.
По мере того как животные всё лучше справлялись с заданием, Дженкинс усложнял его: так, он увеличил интервал, в течение которого мартышка должна непрерывно прикасаться к диску, до целых 15 с, ускорил вращение «пирога» до одного оборота в секунду и, наконец, отодвинул крутящееся устройство так далеко от клетки, что дотянуться до него удавалось лишь кончиками одного-двух самых длинных пальцев. При этом по-прежнему требовалось прикладывать к диску именно такую силу, которая будет поддерживать ток в цепи, однако не станет ни замедлять диск, ни позволять пальцам обезьяны двигаться вслед за ним.
После сотни с лишним дней обучения подопытных мартышек Мерценич с Дженкинсом наконец были готовы начать выяснять, изменила ли эта новая «квалификация» обезьян структуру коры их головного мозга. Результаты оказались весьма впечатляющими. Область соматосенсорной коры, отводимая на восприятие осязательных импульсов от пальцев, используемых для легких прикосновений к диску, увеличилась на 400 % [т. е. в пять раз]. Мозг мартышек изменил свою схему подключения лишь на основе практики, мотивом для которой стало желание довести до максимальной интенсивности поток банановых шариков.
Паскаль-Леоне прочел об этом эксперименте Мерценича с мартышками, еще будучи молодым ординатором-неврологом. С тех пор он часто размышлял о том, нельзя ли вызвать похожее явление и у людей. И в конце концов у него родилась оригинальная идея: почему бы не поизучать слепых, которые учатся читать шрифт Брайля?
Подобно мартышкам с вращающимся диском [пусть это не прозвучит оскорбительно], читатели брайлевского шрифта используют подушечки отдельных пальцев для того, чтобы выполнять задание, требующее весьма тонкой настройки осязания. Чтобы считывать колонки выпуклых точек, представляющих в алфавите Брайля буквы, эти люди выработали в себе способность, которую Паскаль-Леоне назвал «страшноватой!»: умение с огромной скоростью проводить пальцем по брайлевским ячейкам, распознавая при этом до шести точек в каждой ячейке. Если нажимать подушечкой пальца слишком сильно, быстрота чтения снизится до черепашьего шага.
А если нажимать слишком слабо, невозможно будет определить, сколько точек в каждой ячейке. Вместо этого читатели брайлевских текстов, участвовавшие в эксперименте, много раз молниеносно проводили пальцем по точкам, пока не расшифровывали закодированное в них послание, — и затем двигались дальше, к еще не прочитанному тексту.
«Меня интересовала не сама их слепота, а тот факт, что незрячие люди обучаются читать шрифт Брайля, — объясняет Паскаль-Леоне. — Какого рода изменения происходят при этом в их мозгу?»
Конечно, при этом Паскаль-Леоне не мог вести запись активности единичных нейронов. Испытуемые-люди, даже добровольцы, обычно почему-то не очень хотят, чтобы им распилили череп и вставили в мозг электроды. Так что вместо этого он воспользовался методикой, которая подразумевала подачу слабого электрического разряда на подушечку «читающего пальца» каждого испытуемого. К коже черепа объекта эксперимента прикрепляли целый набор электродов, которые должны были затем определять, где в соматосенсорной коре активизируются нейроны.
Когда Паскаль-Леоне подвел итог этого исследования, он обнаружил, что палец, с помощью которого слепой предпочитает сканировать шрифт Брайля (у разных людей он может быть разным), и в самом деле получает куда более значительную долю коры для обработки поступающих с него осязательных сигналов, чем тот же самый палец у людей, которые не читают шрифт Брайля. Мало того: точно так же, как было показано в эксперименте с мартышками, Паскаль-Леоне продемонстрировал, что это происходит за счет ресурсов коры, прежде служивших для интерпретации осязательных сигналов от пальцев, которые соседствуют с читающим.
Затем Паскаль-Леоне переключился на моторную (двигательную) кору [строгое название — двигательная область коры головного мозга] и показал: обретение точности движений, необходимой для эффективного чтения брайлевского шрифта, приводит к аналогичному процессу «колонизации» читающим пальцем той области мозга, которая отвечает за контроль движения этого пальца.
Эта пара экспериментов стала настоящим прорывом в науке: впервые удалось показать, что подобного рода пластичность мозга проявляется и у взрослого человека. Но именно один из опытов, ставший их логическим продолжением, породил действительно мощное волнение среди ученых и заложил основы для той линии научных исследований, которая в конце концов и приведет к путешествию Пэт Флетчер в Бостон.
Спустя несколько месяцев после этих первоначальных экспериментов один из коллег Паскаля-Леоне по имени Норихиро Садато захотел получить более обширную картину того, каким образом вся моторная кора (та часть мозга, которая контролирует движение) меняется по мере улучшения эффективности брайлевского чтения. Для этого Садато воспользовался иной технологией сканирования мозга — позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ): она дает более «глобальную» картину мозга. Поначалу исследователь не интересовался зонами мозга, находящимися за пределами двигательной области коры. Но выбранный им метод все равно давал своего рода моментальный снимок всего, что происходит к коре.
Паскаль-Леоне отлично помнит тот день, когда Садато ворвался к нему с результатами этих опытов.
— Какие тебе сначала новости — хорошие или плохие? — с порога спросил Садато.
— Всегда начинай с хороших, — посоветовал Паскаль-Леоне.
По словам Садато, хорошие новости заключались в том, что путем анализа данных двигательной области коры он сумел получить убедительные подтверждения той гипотезы, которую они и выбрали для проверки в рамках этих исследований.
Однако плохие новости, сообщил японец, состоят в том, что «тебе это наверняка будет совершенно неинтересно».
Когда Садато показал ему снимки мозга, полученные методом ПЭТ, Паскаль-Леоне понял, почему его коллега высказал такое предположение. Моторная область коры действительно оказалась активнее. Однако то же самое происходило и со зрительной областью коры: каким-то неведомым образом сигналы, поступавшие от пальцев, добирались до задней части мозга, до области, которая, как полагали прежде, способна получать такие активационные сигналы лишь от глаз. Слепые, читавшие шрифт Брайля, обрабатывали считываемые слова в той же зоне, в какой обрабатывают читаемый текст зрячие люди, пользующиеся для чтения глазами. Казалось, в каком-то смысле эти слепые испытуемые «видят» пальцами.
«Я посмотрел на эту картинку и воскликнул: Господи, что это? Это правда? Это не выдумка? — вспоминает Паскаль-Леоне. — Так что отсюда выросло много необычайно любопытных экспериментов и изысканий».
И в самом деле: к тому времени, как в 2006 г. Пэт Флетчер перешагнула порог паскалевской лаборатории, ученый сумел распутать значительную часть этой нити и совершить ряд довольно-таки поразительных открытий. В 2000 г. Паскаль-Леоне узнал о 63-летней женщине с врожденной слепотой, годами по 4–6 ч в день читавшей тексты, набранные шрифтом Брайля: она работала в Испании брайлевским корректором. В результате такой практики эффективность ее чтения стала крайне высокой: слепая женщина читала брайлевский текст быстрее, чем большинство зрячих людей читают обычную газету.
Но однажды она пожаловалась на головокружение, потеряла сознание, и ее спешно доставили в больницу. Когда пациентка наконец пришла в себя, врачи сообщили, что ей необычайно повезло: как выяснилось, она перенесла два инсульта, но эти инсульты чудесным образом нанесли повреждения (т. е., попросту говоря, убили нейроны) только в левой и правой части зрительной зоны коры — в тех областях мозга, которые, как уверяли медики, ей все равно не нужны, поскольку она слепа. Но когда женщина попыталась снова читать брайлевские тексты, она обнаружила, что больше не в состоянии расшифровывать их. Она могла кое-как ощупью распознавать буквы — скажем, идентифицировав точку и затем дедуктивным методом вычислив, какую букву представляет ячейка, где эта точка содержится. Но прежней беглости чтения она лишилась.