Семь с половиной уроков о мозге

Когда-то давно на нашей планете господствовали существа, у которых не было мозга. Речь сейчас идет, конечно, не о политике, а о чисто биологическом факте.

Бюджет организма на научном языке называется аллостаз[2], 5. Это механизм, действующий вне зависимости от воли и помогающий телу заранее подготовиться к возможным расходам энергии. Благодаря аллостазу работа организмов животных кембрийского периода большую часть времени протекала гармонично. Нужно было лишь своевременно пополнять израсходованную энергию, и тогда никаких проблем с «бюджетом» не возникало.

Накопленный жизненный опыт включает не только то, с чем мы когда-либо сталкивались вовне, но и то, что происходило внутри нас. Например, в определенных ситуациях в прошлом вы ощущали быстрое сердцебиение. Или затрудненное дыхание. И сейчас ваш мозг как бы задает себе вопрос: «В прошлый раз, когда я находился в точно таких же обстоятельствах, как сейчас, как именно я действовал?» И здесь необязательно искать идеально подходящий ответ, достаточно подобрать что-то более-менее похожее на текущую ситуацию, и тогда появится оптимальный план действий, благодаря которому мозг поможет нам приспособиться к окружающей среде и даже достичь процветания.
Именно так наш мозг планирует каждое следующее действие, которое должен будет произвести наш организм.

С момента рождения и до последней секунды жизни мозг находится внутри черепа, где всегда темно и тихо. День за днем он получает информацию об окружающем мире с помощью органов чувств — глаз, ушей и носа. Сигналы поступают не в форме конкретных образов, запахов, звуков и других ощущений, которые мы испытываем, а как поток световых волн, различных веществ и изменений давления. И ничто из этого с точки зрения мозга не обладает каким-то конкретным смыслом.
Сталкиваясь с неопределенными фрагментами сенсорных данных2, мозг вынужден решать, что с ними делать дальше. А его главная задача, как мы помним, — контролировать работу организма, чтобы поддерживать его бодрость и хорошее самочувствие. Во всем том шквале информации, которая поступает через органы чувств, мозг должен выявить определенный смысл, чтобы, например, не позволить нам упасть с лестницы или стать добычей дикого зверя.
Как мозг расшифровывает сенсорную информацию и делает ее пригодной для дальнейшей обработки? Если бы он использовал только неоднозначные и поверхностные данные, то мир представал бы перед нами в очень туманной форме и мы на каждом шагу медлили бы, пытаясь понять, как лучше отреагировать на происходящее. К счастью, у мозга есть дополнительный источник информации — память. Она позволяет нам опираться на жизненный опыт — на то, что произошло с нами лично, и на то, что мы узнали от друзей, учителей, почерпнули из книг, видеоматериалов и иных источников. Пока нейроны, соединенные в сложную, постоянно меняющуюся сеть, передают друг другу электрохимические импульсы, мозг воссоздает частицы информации, полученной нами в прошлом. Затем эти «кусочки» соединяются, образуя воспоминания3, с их помощью мозг придает определенный смысл тем данным, которые сейчас поступают от органов чувств, и решает, что делать с этой информацией дальше.

Если младенца только кормить и поить и больше ничего с ним не делать, то бессмысленно ждать, что его мозг будет развиваться полноценно. Малыша следует также приучать к необходимым слагаемым социального взаимодействия — визуальному контакту, устной речи и прикосновениям. Если ничего этого не делать, то велика вероятность, что в организме ребенка уже в первые годы его жизни сформируются благоприятные условия для развития болезней.
Так происходит, например, с детьми, растущими в бедных семьях. Согласно результатам исследований, если малыш рождается и долгое время живет в материально неблагополучной семье, это пагубно отражается на развитии его мозга. Скудное питание, частое прерывание сна из-за уличного шума, неподходящая для нормальной жизнедеятельности температура воздуха из-за отсутствия хорошо работающего отопления или кондиционирования — все это оказывает влияние на формирование префронтальной коры.

Отголоски такого процесса иногда становятся очевидны лишь со временем. Например, если взрослые не помогают сформироваться «проводке» малыша, его мозг может начать самостоятельно следить за своим биологическим бюджетом, все больше и больше подвергая организм вредной нагрузке, а значит, повышая риск возникновения серьезных проблем со здоровьем в будущем. Ведь в основе сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и психических расстройств лежат именно нарушения, связанные с метаболизмом.

Увы, всем нам хорошо известно, какими становятся дети, если в ранние годы жизни их мозг не подвергается воздействию социальных факторов. Нельзя лишать детей того, без чего они не могут правильно развиваться и полноценно жить. К несчастью, именно это однажды произошло в масштабе целой страны, что привело к печальным последствиям.
В 1960-е годы коммунистическая власть в Румынии объявила незаконными большую часть всех способов контрацепции и аборты. Президент страны, Николае Чаушеску, стремился увеличить численность населения, чтобы за счет этого сделать страну более экономически развитой и занять лидирующие позиции среди остальных государств. Новый закон привел к всплеску рождаемости, но во многих семьях не хватало средств, чтобы обеспечивать появившихся на свет детей. В результате сотни тысяч малышей были отправлены в детские дома, где столкнулись с ужасающе пренебрежительным отношением. Должного внимания и ухода эти дети не получили, и именно на них нам стоит обратить особое внимание в рамках этого урока.
В некоторых румынских детдомах грудничкам, разложенным по кроваткам, уделяли минимум внимания и почти никак не пытались с ними общаться. Сестры и другие сотрудники только кормили детей, перепеленывали и клали обратно в кроватки. Всё. Никто не обнимал этих малышей, не играл с ними, не разговаривал, не пел им колыбельные и не учил правильно фокусировать внимание. Их игнорировали.
В результате такого отношения у сирот с годами начали проявляться признаки умственной отсталости, им было трудно учиться говорить, они не могли сосредоточиться, постоянно отвлекались и с трудом контролировали свое поведение. В мозгу этих детей так и не сформировалась «проводка», необходимая для того, чтобы фокусировать восприятие, как свет прожектора.
Помимо ментальных и поведенческих проблем дети страдали от физической недоразвитости, так как в ранние годы жизни никто не обучал их мозг эффективно следить за бюджетом организма. Мозг младенца «подстраивает» себя под окружающую среду, но если в этой среде отсутствуют ключевые компоненты, нужные для рационального расходования и накопления биологических ресурсов, то могут быть обрезаны важнейшие части «проводки».
Аналогичные последствия ученые наблюдают и у других детей, выросших в суровых социальных условиях. Их мозг меньше развит, а в основных зонах коры больших полушарий образовывается меньше нейронных связей, чем должно быть.

Сложноструктурный мозг способен запоминать большие объемы информации. В нем данные не хранятся, как файлы в компьютере, а в нужный момент воссоздаются под воздействием электрических импульсов и некоторых химических веществ. Мы такой процесс можем назвать «вспоминание», хотя на самом деле это скорее сборка. Сложноструктурный мозг может скомпоновать гораздо больше когда-то увиденной или услышанной информации, чем системы «мясной рулет» и «швейцарский нож». Всякий раз, когда в голове возникает одно и то же воспоминание, оно может быть «собрано» с помощью разных наборов нейронов. (Это еще одно проявление вырожденности.)

Сетевая организация дает и еще одно преимущество. Она наделяет мозг особым, ключевым для нашего мышления свойством — сложноструктурностью. Речь идет о способности мозга формировать внутри себя невероятное множество различных нейронных паттернов.

Есть и еще одна любопытная особенность: достижение одной и той же цели могут обеспечивать разные группы нервных клеток. Попробуйте прямо сейчас потянуться рукой к чему-нибудь, что находится прямо перед вами, например к телефону или шоколадному батончику. Теперь верните руку в прежнее положение, а затем опять потянитесь к тому же предмету. Даже такое простое движение, если его повторить несколько раз, каждый раз будет выполняться при помощи разных скоплений нейронов. Этот феномен называется «вырожденностью».