Рис. 9.1. Конрад Лоренц и его впечатлительные питомцы
Nina Leen / Getty Images
Для разных задач у мозга предусмотрены разные сенситивные периоды. Не все его области одинаково пластичны в плане первоначальной гибкости и долговечности адаптивных свойств.
Существует ли шаблон, определяющий, какие области мозга утратят пластичность первыми, а какие позже? Рассмотрим случай, когда ученые исследовали изменения в зрительной коре взрослого человека после повреждения сетчатки. Их интересовал вопрос: захватили бы области, прилежащие к зрительной коре, освободившуюся мозговую ткань, и если да, то как быстро бы это произошло? К своему удивлению, исследователи не обнаружили измеримых перемен в зрительной коре: как был ее участок неактивным после травмы, так и остался, соседние области им не завладели14. Такой результат, если учитывать историю изучения пластичности мозга, оказался слегка неожиданным, ведь у взрослых соматосенсорная кора, как и моторная, обладает большой гибкостью, что, собственно, и позволяет вам в зрелости научиться летать на дельтаплане или кататься на сноуборде15.
Так что же отличает исследования вашего зрения от исследований вашего тела? Почему в первичной зрительной коре паттерны прочно закреплены и не способны меняться после того, как закроется открытое всего несколько лет временное окно пластичности, а соматосенсорная и моторная области сохраняют способность к обучению? Почему 8-летний ребенок с косоглазием необратимо теряет зрение в одном глазу, а 58-летний паралитик способен обучиться управлять механической рукой?
Дело в том, что у разных областей мозга разные сроки и продолжительность пластичности. Одни нейронные сети жестки и неподатливы, а другие очень пластичны и отзывчивы; у одних чувствительный период короток, а у других, наоборот, продолжителен.
Стоит ли за этим разнообразием какой-либо общий принцип? Согласно одной из гипотез различия в продолжительности сенситивных периодов обусловлены различиями в стратегиях обучения, заложенных в разных областях мозга16. С этой точки зрения некоторые из них нацелены обучаться на протяжении всей жизни, поскольку их предназначение — кодировать меняющиеся детали в картине внешнего мира. Вспомним пополнение словарного запаса, изучение новых инструкций или узнавание лиц знакомых — все эти задачи требуют сохранять гибкость. Другие области мозга, напротив, участвуют в стабильных связях, таких как построение изображения, движения челюстей при жевании или заучивание общих правил грамматики. Для этих областей важно быстрее и надежнее закрепить связи.
Возникает вопрос: откуда мозгу знать наперед, в каком порядке закреплять те или иные связи? Может быть, этот порядок генетически предопределен? Возможно, в каких-то аспектах да, но я предлагаю другую гипотезу: степень пластичности области мозга отражает, в какой степени переменчивы (или расположены к переменам) во внешнем мире поступающие к ней данные. Если входные данные упорно не меняются, система застывает. Если же они меняются постоянно, система сохраняет гибкость. В итоге первыми закрепляются стабильные данные.
Сравним информацию, которую мозг получает от ушей, с информацией, поступающей от тела. Области, кодирующие базовые звуки мира, например первичная слуховая кора, приобретают резистентность к изменениям. Они быстро упрочиваются. Именно это произошло у младенцев Уильяма и Хаято, когда их мозг закрепил ландшафт возможных звуков. В отличие от слуховой коры, моторная и соматосенсорная, будучи вовлечены в перемещение тела в пространстве, сохраняют больше пластичности, поскольку на протяжении жизни образ тела меняется: вы толстеете, худеете, надеваете ботинки, шлепанцы, встаете на костыли, ездите на велосипеде или скутере, прыгаете на батуте. Вот почему взрослый Уильям и взрослый Хаято могут вместе поехать в отпуск и успешно обучиться виндсерфингу. Если статистика поступающих звуков в общем стабильна, то получаемая телом обратная связь от мира меняется постоянно. В итоге первичная слуховая кора «застывает», а области, отвечающие за образ тела, в большей степени сохраняют пластичность.
Давайте поближе рассмотрим одно чувство, например зрение. В зрительных областях нижних уровней, скажем в первичной зрительной коре, нейроны кодируют базовые свойства мира — края, цвета и углы. В отличие от них, выше расположенные зрительные области отвечают за более конкретные свойства, к которым можно отнести пространственную планировку улицы, стильные формы представленной в этом году модели спорткара или расположение приложений на экране вашего мобильника. Информация в нижних уровнях закрепляется первой, а затем поверх этого фундамента надстраиваются последующие слои. Таким образом, у вас закрепляются представления о том, под какими углами могут быть ориентированы линии в пространстве, но при этом вы можете запомнить лицо новой кинозвездочки. В данной иерархии первыми заучиваются представления на нижних уровнях: они отражают базовые статистические данные о видимом мире, которые вряд ли будут меняться. Эти нижележащие представления сохраняют неизменность, благодаря чему композиции более высокого порядка (которые меняются быстрее) тоже могут быть изучены.
Точно так же, обустраивая библиотеку, вы сначала закладываете основы — расположение книжных полок, десятичную классификацию Дьюи, процедуры выдачи и возврата книг. После этого становится ясно, как поддерживать библиотечный фонд в актуальном состоянии, в том числе расширять предложение самых интересных тематик, списывать устаревшие единицы хранения и постоянно отслеживать выход новых изданий.
Таким образом, нет однозначного ответа на вопрос, сохраняет ли мозг гибкость с возрастом или нет, — все зависит от того, о какой области идет речь. По мере старения пластичность снижается, но в разных областях это происходит разными темпами — резко или постепенно, сообразно функциям, выполняемым данной областью.
Аналогию гипотезе вариативной пластичности можно найти в генетике. При помощи неких механизмов, которые ученые пока еще стараются понять, геном, судя по всему, жестче фиксирует определенные участки нуклеотидных последовательностей, чем другие, надежно ограждая их от мутаций. И наоборот, каким-то другим участкам хромосом изменчивость свойственна больше. Грубо говоря, изменчивость нуклеотидных последовательностей отражает изменчивость различных характеристик мира17. Например, гены распределения пигмента кожи изменчивы, потому что индивид, родившийся в высоких или низких географических широтах, должен приспособить свою генетику к интенсивности солнечного излучения и, соответственно, к достаточному поглощению витамина D. Зато гены, кодирующие белки или расщепляющие сахар, стабильны, потому что это жизненно важный и неизменный источник энергии организма. Возможно, в будущих исследованиях удастся оценить вариабельность ментальной, социальной и поведенческой функций в жизни человека и проверить гипотезу о том, что самые гибкие участки нейронной сети мозга отражают наиболее изменчивые элементы жизненной среды.
Взрослые завидуют детям. Ребенок поразительно быстро обучается другим языкам, способен придумывать фантастические, немыслимо изобретательные подходы к решению проблем и ценить новизну каждого впечатления, когда впервые смотрит в иллюминатор на землю внизу или гладит шелковистую шерстку кролика. В мозге постарше закрытых дверей больше, поэтому ветераны в исследованиях Тойбера чувствовали себя в соответствии с возрастом получения ранения (чем старше они тогда были, тем хуже), а у Шварценеггера сохраняется сильный австрийский акцент. Аналогично: чем старше город, тем сильнее его инфраструктура сопротивляется реконструкции. Риму, например, никак не распрямить своих извилистых улиц, чтобы хоть как-то приблизиться к Манхэттену: многие столетия истории слишком глубоко впечатали в лицо Вечного города извивы его старинных улиц-морщин. Подобно человеческим существам, города тоже укореняют проторенные в их историческом детстве пути-дороги.
В 1984 году 35-летний физик Алан Лайтман опубликовал в The New York Times короткий очерк под названием «Испарившиеся ожидания» (Elapsed Expectations), в котором с горечью признавался, что чувствует, как костенеет его разум:
«У ученых, как и у гимнастов, расцвет гибкости приходится на молодые годы. Ньютон открыл закон гравитации в 20 лет с небольшим, Альберту Эйнштейну было 26, когда он сформулировал принципы специальной теории относительности, а Джеймс Максвелл уже к 35 годам довел до совершенства теорию электромагнитного поля и удалился в свое поместье в сельской глуши. Когда мне несколько месяцев назад стукнуло 35, я поддался горькому, но неодолимому желанию подытожить свои достижения в физике. К этому возрасту или, может, еще лет через несколько самые творческие свершения обычно завершены и очевидны: ты либо уже наработал научный багаж и использовал его, либо нет».
Сожалениям Лайтмана вторит в своем телевизионном интервью американский физик-теоретик Джеймс Гейтс:
«Есть такая поговорка: старые физики воспринимают новые идеи, когда умирают. И только следующее поколение доводит уже свои новые идеи до расцвета и полностью раскрывает их плодотворность. Пожилого физика — такого, как я, — переполняют знания и, словно балласт на корабле, только тянут ко дну. Весь этот груз давит. Иногда идея промелькнет неясной тенью вроде феи или призрака, и ты говоришь себе: “Ох, ума не приложу, что это было, но, ясное дело, ничего серьезного”. Бывает такое иногда…»
Мы часто слышим от пожилых людей подобные сожаления. Однако хотя мозг и теряет пластичность с возрастом, но, к счастью, не до конца — кое-что еще остается. Нейронная сеть с ее возможностями изменяться не есть привилегия только молодых мозгов. Перенастройка нейросетей безостановочно продолжается всю жизнь: мы генерируем новые идеи, накапливаем свежую информацию, держим в памяти людей и события. Вон и Ри