Чем обуславливается пластичность мозга человека. Нейропластичность мозга

03.05.2020

Структура и организация

"Под пластичностью мозга подразумевается способность нервной системы изменять свою структуру и функции на протяжении всей жизни в ответ на многообразие окружающей среды. Этому термину не так просто дать определение даже несмотря на то, что в настоящее время он широко применяется в психологии и нейронауке. Он используется для обозначения изменений, происходящих на различных уровнях нервной системы: в молекулярных структурах, изменения экспрессии генов и поведения".

Нейропластичность позволяет нейронам восстанавливаться как анатомически, так и функционально, а также создавать новые синаптические связи.

Нейронная пластичность - это способность мозга к восстановлению и реструктуризации. Этот адаптивный потенциал нервной системы позволяет мозгу восстановиться после травм и нарушений, а также может уменьшить последствия структурных изменений, вызванных такими патологиями, как рассеянный склероз, болезнь Паркинсона, когнитивное расстройство, болезнь Альцгеймера, дислексия, СДВГ, бессонница у взрослых, бессонница у детей и т.д.

Различные группы неврологов и когнитивных психологов, изучающих процессы синаптической пластичности и нейрогенеза, пришли к выводу, что батарея когнитивных клинических упражнений для стимуляции и тренировки мозга CogniFit ("КогниФит") способствует созданию новых синапсов и нейронных цепей, помогающих реорганизовать и восстановить функцию повреждённой зоны и передачу компенсанционных способностей.

Проведённые исследования свидетельствуют о том, что пластичность мозга активируется и укрепляется при использовании данной программы клинических упражнений. На рисунке ниже вы можете увидеть как развивается нейронная сеть в результате постоянной и соответствующей требованиям когнитивной стимуляции.

Нейронные сети до тренировок, Нейронные сети после 2-х недель когнитивной стимуляции, Нейронные сети после 2-х месяцев когнитивной стимуляции

Синаптическая пластичность

Когда мы учимся или получаем новый опыт, мозг устанавливает серию нейронных связей. Эти нейронные цепи представляют собой пути, по которым нейроны обмениваются между собой информацией. Эти пути формируются в мозге при обучении и практике, как, например, в горах образуется тропа, если по ней ежедневно ходит пастух со своим стадом. Нейроны взаимодействуют между собой посредством соединений, называемых синапсом, и эти коммуникационные пути могут восстанавливаться в течение всей жизни.

Каждый раз, когда мы приобретаем новые знания (путем постоянной практики), коммуникация или синаптическая трансмиссия между участвующими в процессе нейронами усиливается.

Улучшение коммуникации между нейронами означает, что электрические сигналы более эффективно передаются на протяжении всего нового пути. Например, когда вы пытаетесь распознать что за птица поёт, между некоторыми нейронами образуются новые связи. Так, нейроны зрительной коры определяют цвет птицы, слуховой коры - её пение, а другие нейроны - название птицы. Таким образом, чтобы идентифицировать птицу, нужно многократно сопоставить её цвет, голос, название. С каждой новой попыткой, при возвращении к нейронной цепи и восстановлении нейронной передачи между вовлечёнными в процесс нейронами, эффективность синаптической трансмиссии повышается. Таким образом, коммуникация между соответствующими нейронами улучшается, и процесс познания с каждым разом происходит быстрее. Синаптическая пластичность является основой пластичности человеческого мозга.

Нейрогенез

С учётом того, что синаптическая пластичность достигается путём улучшения коммуникаций в синапсе между существующими нейронами, под нейрогенезом подразумевается рождение и размножение новых нейронов в мозге. В течение длительного времени идея о регенерации нейронов в мозге взрослого человека считалась чуть ли не ересью. Учёные верили, что нервные клетки умирают и не восстанавливаются.

После 1944 г., и особенно в последние годы, научным путём было доказано существование нейрогенеза, и сегодня мы знаем, что происходит, когда стволовые клетки (особый вид клеток, расположенных в зубчатой извилине, гиппокампе и, возможно, в префронтальной коре) делятся на две клетки: стволовую и клетку, которая превратится в полноценный нейрон, с аксонами и дендритами. После этого новые нейроны мигрируют в различные области (включая удалённые друг от друга) мозга, туда, где они нужны, поддерживая тем самым нейронную дееспособность мозга. Известно, что как у животных, так и у людей внезапная гибель нейронов (например, после кровоизлияния) является мощным стимулом для запуска процесса нейрогенеза.

Функциональная Компенсационная Пластичность

В научной литературе по нейробиологии широко раскрыта тема снижения когнитивных способностей при старении и объяснено, почему пожилые люди демонстрируют более низкую когнитивную производительность, чем молодёжь. Удивительно, однако далеко не все пожилые люди показывают низкую производительность: у некоторых результаты ничуть не хуже, чем у молодых.

Эти неожиданно разные результаты у подгруппы людей одного и того же возраста были исследованы научным путём, в результате чего было обнаружено, что при обработке новой информации пожилые люди с большей когнитивной производительностью используют те же самые области мозга, что и молодёжь, а также другие области мозга, которые не используются ни молодыми, ни другими пожилыми участниками эксперимента.

Этот феномен сверхиспользования мозга пожилыми людьми был исследован учёными, которые пришли к выводу о том, что использование новых когнитивных ресурсов происходит в рамках компенсационной стратегии . В результате старения и снижения синаптической пластичности мозг, демонстрируя свою пластичность, начинает реструктурировать свои нейрокогнитивные сети. Исследования показали, что мозг приходит к этому функциональному решению путём активации других нервных путей, чаще задействуя области в обоих полушариях (что обычно характерно только для более молодых людей).

Функционирование и поведение: обучение, опыт и окружение

Мы рассмотрели, что пластичность - это способность мозга изменять свои биологические, химические и физические характеристики. Однако меняется не только мозг - также меняется поведение и функционирование всего организма. За последние годы мы узнали о том, что генетические или синаптические нарушения мозга происходят в результате как старения, так и воздействия огромного количества факторов окружающей среды. Особенно важны открытия о пластичности мозга, а также о его уязвимости в результате различных расстройств.

Мозг учится на протяжении всей нашей жизни - в любой момент и по разным причинам мы получаем новые знания. Например, дети приобретают новые знания в огромных количествах, что провоцирует значительные изменения в мозговых структурах в моменты интенсивного обучения. Новые знания можно получить и в результате пережитой неврологической травмы, например, в результате повреждения или кровоизлияния, когда функции повреждённой части мозга нарушаются, и нужно учиться заново. Есть также люди с жаждой знаний, для которых необходимо постоянно учиться.

В связи с огромным количеством обстоятельств, при которых может потребоваться новое обучение, мы задаемся вопросом, меняется ли каждый раз при этом мозг?

Исследователи полагают, что это не так. По-видимому, мозг приобретает новые знания и демонстрирует свой потенциал пластичности в том случае, если новые знания помогут улучшить поведение. То есть для физиологических изменений мозга необходимо, чтобы следствием обучения были перемены в поведении. Другими словами, новые знания должны быть нужными. Например, знания о еще одном способе выживания. Вероятно, тут играет роль степень полезности. В частности, развить пластичность мозга помогают интерактивные игры. Было доказано, что такая форма обучения повышает активность префронтальной коры головного мозга (ПФК). Кроме того, полезно играть с положительным подкреплением и вознаграждением, что традиционно используется при обучении детей.

Условия реализации пластичности мозга

Когда, в какой момент жизни мозг наиболее подвержен изменениям под воздействием факторов окружающей среды? По-видимому, пластичность мозга зависит от возраста, и предстоит сделать ещё немало открытий о влиянии на неё окружающей среды в зависимости от возраста субъекта.

Однако нам известно о том, что умственная деятельность как здоровых пожилых людей, так и пожилых людей, страдающих нейродегенеративным заболеванием, положительно влияет на нейропластичность. Важно то, что мозг подвержен как положительным, так и негативным изменениям ещё до рождения человека. Проведённые на животных исследования показали, что если будущие матери находятся в окружении положительных стимулов, у младенцев образуется больше синапсов в определённых областях мозга. И наоборот, при включении яркого света при беременных, который вводил их в состояние стресса, количество нейронов в префронтальной коре головного мозга (ПФК) плода снижалалось. Кроме того, похоже, что ПФК более чувствительна к воздействию окружающей среды, чем остальные области мозга.

Результаты этих экспериментов имеют важное значение в споре "природа против окружения", поскольку демонстрируют, что окружающая среда может менять нейронную экспрессию генов.

Как эволюционирует мозговая пластичность со временем и каков результат воздействия на неё окружающей среды? Этот вопрос является важнейшим для терапии.

Проведённые генетические исследования животных показали, что некоторые гены меняются даже в результате непродолжительного воздействия, другие - в результате более длительного воздействия, в то время как также существуют гены, на которые не удалось никак повлиять, и даже если удалось, то в результате они всё равно вернулись в своё первоначальное состояние.

Несмотря на то, что термин "пластичность" мозга несёт позитивный оттенок, на самом деле, под пластичностью мы также подразумеваем и негативные изменения мозга, связанные с дисфункциями и расстройствами. Когнитивная тренировка очень полезна для стимулирования положительной пластичности мозга. С помощью систематических упражнений можно создать новые нейронные цепи и улучшить синаптические связи между нейронами . Однако, как мы отметили ранее, мозг не обучается эффективно если учёба не является полезной. Поэтому при обучении важно ставить и достигать свои личные цели . опубликовано

Книги для развития мозга и мышления

Свободу мозгу! Что сковывает наш мозг и как вырвать его из тисков, в которых он оказался

Продолжение серии «Просто о мозге». Исследователь Идрисс Аберкан утверждает, что наш мозг обладает колоссальными резервами и вводит понятие «нейроэргономики», то есть искусства правильного использования мозга. Освоив его, мы сможем эффективнее познавать и производить, научимся лучше выбирать и мыслить, качественнее общаться и понимать друг друга. Но как вывести наш мозг за те пределы, в которые он попал?

Мозг, исцеляющий себя. Реальные истории людей, которые победили болезни, преобразили свой мозг и обнаружили способности, о которых не подозревали

От автора бестселлера «Пластичность мозга». В своем новом увлекательном исследовании Норман Дойдж рассказывает реальные истории излечения от инсульта, болезни Паркинсона, рассеянного склероза, аутизма и других серьезных болезней. Исследуя возможности мозга и методы нейропластической терапии, он убедительно доказывает, что естественные способы стимуляции мозга являются источником его уникальной способности к восстановлению.

Тревожный мозг. Как успокоить мысли, исцелить разум и вернуть контроль над собственной жизнью

Доктор Аннибали, психиатр и психотерапевт с двадцатилетним стажем, доказывает, что истинная причина многих жизненных неудач – реальные сбои работы мозга. Эта книга о том, как вернуть контроль над своим беспокойным и уставшим мозгом и снова научиться управлять своей жизнью – без тревог и депрессии. Рекомендации автора книги помогли тысячам людей с различными расстройствами исцелить свой разум, обрести гармонию и преодолеть препятствия на пути к здоровью и счастью.

Мозг и счастье. Загадки современной нейропсихологии

Эта книга? уникальный синтез новейших достижений в области нейропсихологии и древней буддистской мудрости. Доктор Рик Хансон и доктор Ричард Мендиус создали подталкивающее к размышлениям руководство, которое содержит практические шаги по пробуждению сознания. Описанные здесь упражнения основаны на практике, которая делает нас более внимательными, гибкими и жизнерадостными, обогащает наши внутренние ресурсы.

* * *

Норман Дойдж – доктор медицины, психиатр, психоаналитик и научный сотрудник Центра психоаналитического обучения и исследований Колумбийского университета в Нью-Йорке и факультета психиатрии Университета Торонто, а также автор книг, эссеист и поэт. Он четыре раза становился лауреатом премии «National Magazine Gold Award» Канады. Живет в Торонто и Нью-Йорке.

Лучшая книга года по версии Slate

Лучшая книга года по версии общеканадской газеты Globe & Mail

Отзывы о книге «Пластичность мозга»

«Книга Дойджа – это замечательное и вселяющее надежду описание безграничной способности человеческого мозга к адаптации.
…Всего несколько десятилетий назад ученые считали, что мозг неизменен и «запрограммирован» и что большинство форм его повреждения неизлечимы. Доктор Дойдж, выдающийся психиатр и исследователь, был поражен тем, насколько трансформации, произошедшие с его пациентами, противоречат этим представлениям, поэтому он занялся изучением новой науки – нейропластичности. Ему помогло общение с учеными, стоящими у истоков неврологии, и пациентами, которым помогла нейрореабилитация. В своей увлекательной книге, написанной от первого лица, он рассказывает о том, что наш мозг обладает удивительными способностями к изменению своей структуры и компенсации даже самых тяжелых неврологических заболеваний».
– Оливер Сакс

«В книжных магазинах стеллажи с научными книгами, как правило, находятся достаточно далеко от отделов, в которых представлены книги по самоусовершенствованию, в результате чего описание суровой действительности оказывается на одних полках, а умозрительные заключения – на других. Однако сделанный Норманом Дойджем увлекательный обзор революции, происходящей сегодня в нейронауке, сокращает этот разрыв: по мере того, как возможности позитивного мышления завоевывают все большее доверие ученых, многовековое различие между мозгом и сознанием начинает стираться. В книге представлен потрясающий, взрывающий реальность материал, имеющий огромное значение …не только для пациентов, страдающих неврологическими заболеваниями, но для всех людей, не говоря уже о человеческой культуре, познании и истории».

– The New York Times

«Яркая и крайне увлекательная… познавательная и захватывающая книга. Она приносит удовлетворение как уму, так и сердцу. Дойджу удается ясно и понятно объяснить результаты последних исследований в области неврологии. Он рассказывает о тяжелых испытаниях, выпавших на долю пациентов, о которых он пишет, – людей, лишенных части мозга от рождения; людей с пониженной обучаемостью; людей, перенесших инсульт, – с удивительным тактом и яркостью. Главное, что объединяет лучшие книги, написанные специалистами в области медицины, – и работы Дойджа… – это смелое преодоление узкого мостика между телом и душой».

– Chicago Tribune

«У читателей обязательно возникнет желание прочитать целые разделы книги вслух и передать ее человеку, которому она может помочь. Объединяя рассказы о научных экспериментах с примерами личного триумфа, Дойдж вызывает у читателя чувство благоговения перед мозгом и верой ученых в его возможности».

– The Washington Post

«Дойдж рассказывает нам одну за другой увлекательные истории, которые он узнал, путешествуя по миру и общаясь с выдающимися учеными и их пациентами. Каждая из этих историй вплетена в анализ последних достижений в области науки о мозге, описанных в простой и увлекательной манере. Возможно, трудно представить, что произведение, содержащее множество научных данных, может быть увлекательным, однако от этой книги невозможно оторваться».

– Джефф Зимман,

Posit Science, электронное информационное письмо

«Для того чтобы понятно и доступно рассказать о науке, необходимо обладать незаурядным талантом. Это прекрасно удается Оливеру Саксу. То же самое можно сказать о последних работах Стивена Джея Гулда. А теперь у нас есть Норман Дойдж. Потрясающая книга. Ее чтение не требует специальных знаний по нейрохирургии – достаточно обладать любознательным умом. Дойдж – лучший проводник по этой научной области. Его стиль отличается легкостью и непритязательностью, и он способен объяснить сложные концепции, общаясь с читателями на равных. Анализ конкретных случаев из практики – это типичный жанр психиатрической литературы, и Дойдж прекрасно с ним справляется.

Теория нейропластичности вызывает повышенный интерес, потому что она переворачивает наши представления о мозге. Она говорит нам о том, что мозг вовсе не представляет собой набор специализированных частей, каждая из которых имеет определенное место и функцию, а является динамичным органом, способным перепрограммировать и перестраивать себя в случае необходимости. Это представление способно принести пользу всем нам. Прежде всего это крайне важно для людей, страдающих серьезными заболеваниями – инсультом, церебральным параличом, шизофренией, неспособностью к обучению, обсессивно-компульсивными расстройствами и другими, – но кто из нас не хотел бы получить несколько дополнительных баллов при прохождении теста на уровень интеллекта или улучшить свою память? Купите эту книгу. Ваш мозг скажет вам «спасибо».

– The Globe & Mail (Торонто)

«На сегодняшний день это наиболее доступная для восприятия и универсальная книга на данную тему».

– Майкл М. Мерцених,

доктор наук, профессор, Центр интегративных нейронаук им. Кека Калифорнийского университета в Сан-Франциско

«Направляемое мастерской рукой путешествие по постоянно разрастающейся области исследований, связанных с нейропластичностью».

– Discover

«Норман Дойдж написал прекрасную книгу, которая поднимает и освещает множество психоневрологических проблем, с которыми сталкиваются дети и взрослые. В книге каждый синдром проиллюстрирован конкретными историями из практики, которые читаются как отличные рассказы… поэтому она воспринимается почти как научный детектив и не дает вам заскучать… ей удается также сделать более близкой и понятной обыкновенным людям такую загадочную область, как наука. Книга ориентирована на образованного читателя – однако вам не обязательно иметь докторскую степень, чтобы извлечь пользу из предлагаемых ею знаний».

– Барбара Милрод,

доктор медицинских наук, психиатр, Вейлльский медицинский колледж Корнуэльского университета

«Захватывающая и очень важная книга. Дойдж предоставляет читателю впечатляющее количество сведений по выбранной им теме и делает это со знанием дела. При этом его умение объяснить суть вопроса, который при менее умелом освещении мог бы показаться пугающе сложным и даже недоступным для понимания, всегда сопровождает ощущение чуда. Рассказанные им истории приносят максимальное эмоциональное удовлетворение. …Дойдж рассуждает о том, как культурные влияния в буквальном смысле слова «формируют» наш мозг. …Становится очевидно, что наша реакция на окружающий мир представляет собой не только социальный или психологический феномен, но и продолжительный неврологический процесс».

– The Gazette (Монреаль)

«Дойдж предлагает историю исследований в этой развивающейся области науки, знакомя нас с учеными, совершающими передовые открытия, и рассказывая захватывающие истории о людях, которым они помогли».

– Psychology Today

«Многие годы существовало общепринятое мнение, что у взрослых людей работа мозга может измениться только в сторону ухудшения. Считалось, что у детей с ограниченными умственными способностями и взрослых, перенесших травму мозга, нет ни малейшей надежды на то, чтобы добиться его нормального функционирования. Дойдж утверждает, что это не так. Он описывает способность мозга, позволяющую ему реорганизовывать самого себя за счет формирования новых нейронных связей на протяжении всей жизни человека. Он приводит множество примеров из практики, рассказывая нам о пациентах, которые после перенесенного инсульта снова научились двигаться и говорить; пожилых людях, которым удалось улучшить свою память; и детях, повысивших уровень интеллекта и преодолевших трудности в обучении. Он предполагает, что открытия, сделанные в области нейропластичности, могут оказаться полезными для профессионалов в самых разных сферах деятельности, но, прежде всего, для преподавателей всех типов».

– Education Week

«Потрясающая книга. Она, вне всяких сомнений, достойна сравнения с работами Оливера Сакса. Дойдж обладает удивительным даром превращать сложный специализированный материал в захватывающее чтение. Трудно представить более увлекательную тему – или лучшее введение к ней».

– The Kitchener Waterloo Record

«Нам давно известно, что изменения мозга могут влиять на нашу психологию и то, что мы думаем. Норман Дойдж показывает нам, что процесс мышления и наши мысли способны преобразовывать наш мозг. Он раскрывает основы психологического исцеления».

– Чарльз Хэнли,

доктор наук, избранный президент, Международная психоаналитическая ассоциация

«Перед нами панорамный анализ глубокого значения нейропластичности. Поврежденные или неправильно функционирующие клетки и цепи на самом деле могут быть регенерированы и перепрограммированы; местоположение определенной функции, как это ни удивительно, может быть перенесено из одного участка коры в другой. Продолжительность жизни тела человека не обязательно должна превышать срок жизни его интеллекта. …Все происходящее в молодом мозге может происходить в мозге людей старшего возраста. Ухудшение его работы может быть приостановлено на срок от двадцати до тридцати лет».

– Toronto Daily Star

«Занимательно написанная книга о безграничных возможностях человеческого мозга. Она не только представляет собой увлекательное, познавательное и воздействующее на эмоции чтение, но и раскрывает перед родителями невероятные возможности в плане совершенствования обучения, которые теперь доступны им и их детям. Проблемы пониженной обучаемости рассматриваются в этой книге совершенно по-новому, что может привести к революционным изменениям в решении вопросов обучения».

– The Jewish Week

«Яркое восхваление пластичности мозга, переданное с помощью ясного, блистательного стиля».

– Яак Панскепп,

доктор наук, профессор Университета штата Вашингтон

«Почему бы этой книге не занять одну из первых строк в списке лучших книг всех времен и народов? На мой взгляд, признание того факта, что мозг пластичен и может менять себя с помощью тренировок и познания, представляет собой грандиозный прорыв в истории человечества – более важный, чем высадка на Луну. Это понятная, увлекательная и захватывающая книга. Доктор Дойдж дарит новую надежду всем нам – от самых юных до самых старых».

– Джейн С. Холл,

International Psychoanalysis

«Это гимн жизни».

– Panorama (Италия)

«Книга Дойджа – это своего рода руководство по использованию человеческого мозга, которое дает нам советы о том, как по мере старения поддерживать интеллект на прежнем уровне. Она дарит читателям надежду на будущее. Я настоятельно рекомендую эту книгу всем, кто любит истории о людях, добивающихся победы наперекор всему. Очень увлекательное и крайне познавательное чтение».

– Интернет-сайт «Curled Up With a Good Book»

«Дойдж … переворачивает с ног на голову все, что, как нам казалось, мы знаем о мозге».

– Publishers Weekly

Посвящается Юджину Л. Голдбергу, доктору медицины, сказавшему, что такая книга может его заинтересовать

Примечание для читателя

В книге указаны настоящие имена всех людей, испытавших на себе чудо нейропластической трансформации, за исключением нескольких особо оговоренных случаев и случаев, затрагивающих интересы детей и членов их семей.

Предисловие

Эта книга рассказывает о революционном открытии в области изучения человеческого мозга, доказывающем его способность к самоизменению. В ней представлены истории об ученых, врачах и пациентах, которые смогли добиться удивительных трансформаций. Всем им удалось, без оперативного вмешательства или применения медикаментов, использовать ранее не известную способность мозга к изменениям. Среди этих людей были пациенты с заболеваниями мозга, считавшимися неизлечимыми; у других же не было особых проблем, но они хотели с приближением старости улучшить функционирование мозга или поддержать его работу на прежнем уровне. На протяжении 400 лет подобное казалось невероятным, поскольку господствующая классическая медицина и наука считали, что законы функционирования мозга неизменны. Существовало общепринятое мнение, будто после окончания детского возраста мозг начинает затем меняться только в сторону ухудшения его работы: якобы клетки мозга теряют способность правильно развиваться, получают повреждения или умирают, их восстановление невозможно. Прежде полагали, что в случае повреждения какого-либо из своих участков мозг не может изменить свою структуру и найти новый способ функционирования.

Теория неменяющегося мозга определяла, что люди, родившиеся с какими-либо ограниченными мозговыми или психическими возможностями или претерпевшие повреждение мозга, будут неполноценными до конца своей жизни. Ученым, пытавшимся совершенствовать или сохранить работу здорового мозга с помощью терапии или умственных упражнений, советовали не тратить времени впустую. В этой сфере господствовал неврологический нигилизм – мнение о том, что лечение многих заболеваний мозга неэффективно и даже нежелательно. Такое мнение получило широкое распространение у нас на Западе и даже повлияло на общее представление о человеческой природе. Если мозг не способен меняться, то и определяемая им функция неизбежно должна быть постоянной и неизменной.

Убеждение в невозможности трансформации мозга определяется тремя главными факторами. Во-первых, известно, что среди пациентов с повреждениями мозга полное выздоровление наблюдается очень редко. Во-вторых, затруднительно изучать деятельность живого мозга на нейронном уровне. И наконец, это убеждение основывается на представлении, что мозг похож на некий очень сложный механизм (а все механизмы, даже самые необычные, как мы знаем, не изменяются и не растут).

Интерес к идее меняющегося мозга возник у меня в процессе работы психоаналитиком, а также благодаря участию в психиатрических исследованиях. Нередко в тех случаях, когда у пациентов не наблюдали ожидаемый психологический прогресс, это, с точки зрения традиционной медицины, объясняли тем, что проблемы таких пациентов «жестко запрограммированы» в неменяющемся мозге. «Жесткая запрограммированность» – еще одна метафора, уподобляющая мозг компьютерным рабочим схемам, каждая из которых предназначена для выполнения определенной, неизменной функции.

Когда я впервые услышал о том, что мозг, вероятно, не запрограммирован так уж жестко, я почувствовал необходимость самостоятельно изучить и взвесить имеющиеся факты и доказательства. Эти исследования увели меня далеко за пределы моего врачебного кабинета.

Я совершил серию поездок, позволивших мне познакомиться с выдающимися учеными, работающими на переднем крае науки о мозге. Еще в конце 1960-х – начале 1970-х годов было сделано несколько важных открытий. Исследования показали, что мозг изменяется с каждым совершаемым нами действием, преобразуя свои схемы так, чтобы они лучше соответствовали решаемой задаче. Если одни мозговые структуры дают сбой, в действие вступают другие. Представление о мозге как механизме, состоящем из жестко специализированных частей, не могло в полной мере объяснить те потрясающие изменения, которые наблюдали ученые. Они назвали это важнейшее свойство мозга нейропластичностью .

«Нейро» , в данном случае означает «нейроны» – нервные клетки, из которых состоят наши мозг и нервная система. «Пластичность» подразумевает гибкость, способность изменяться. Сначала многие исследователи не решались использовать слово «нейропластичность» в своих работах, а коллеги порицали их за внедрение придуманного ими понятия. Тем не менее ученые продолжали настаивать на своем, постепенно опровергая теорию неменяющегося мозга. Они доказывали, что задатки, присущие нам от рождения, не всегда остаются неизменными; что поврежденный мозг может осуществить собственную реорганизацию (в случае нарушения функционирования одного из его участков другой способен его заменить); что иногда происходит возмещение умерших клеток мозга (!) ; что многие «схемы» работы мозга и даже основные рефлексы, считавшиеся постоянными, таковыми не являются. Один из исследователей даже обнаружил, что мышление, обучение и активные действия способны «включать» или «выключать» те или иные наши гены . Этот последний факт, несомненно, можно считать одним из выдающихся открытий двадцатого века.

Во время своих поездок я встретился с ученым, благодаря которому слепые от рождения люди начинали видеть, и ученым, который давал глухим способность слышать. Я разговаривал с людьми, перенесшими инсульт несколько десятилетий назад и считавшимися неизлечимыми, им помогло выздороветь лечение, ориентированное на нейропластические свойства мозга. Были и такие, чьи проблемы с обучением были преодолены, и коэффициент их интеллекта (IQ ) существенно вырос. Я познакомился с данными, подтверждающими возможность укрепления памяти у восьмидесятилетних людей: память восстанавливалась до уровня, характерного для них в возрасте пятидесяти пяти лет. Я видел людей, которые благодаря своим мыслям «перепрограммировали» собственный мозг, избавившись от патологических состояний и последствий травм, ранее считавшихся неизлечимыми. Я разговаривал с лауреатами Нобелевской премии, горячо ратовавшими за то, что следует переосмыслить известную нам модель мозга в свете новых знаний о его способности к постоянным изменениям.

На мой взгляд, идея о том, что мозг способен менять собственную структуру и функционирование, благодаря мыслям и действиям человека, – самое важное нововведение в наших представлениях о человеческом мозге, начиная с тех пор, как впервые была обрисована в общих чертах его анатомия и работа его основной структурной единицы – нейрона. Это – революция! И она будет иметь принципиально важные последствия. Я надеюсь, что моя книга одной из первых познакомит вас с открывшимися возможностями мозга.

Революция, связанная с нейропластичностью мозга, среди всего прочего, не может не оказать влияния на наше понимание того, как любовь, секс, печаль, отношения с людьми, обучение, склонности, культура, технологии и психотерапия меняют наш мозг. Она не может не затронуть все гуманитарные, социальные и естественные науки, которые в той или иной степени имеют дело с природой человека, а также все подходы к обучению. Все эти дисциплины должны учитывать факт способности мозга к самоизменениям и прийти к осознанию возможности трансформации «привычных схем» мозговых процессов на протяжении жизни человека.

Хотя мы говорим о том, что человеческий мозг недооценивает сам себя, наличие у него такого свойства, как нейропластичность, имеет не только положительные стороны; оно не только наделяет наш мозг большими возможностями, но и делает его более уязвимым к внешним влияниям. Нейропластичность способна формировать как более гибкое, так и ригидное поведение – я называю этот феномен «пластическим парадоксом». Как это ни странно, но некоторые из наших самых устойчивых привычек и расстройств являются продуктом как раз нашей пластичности. Однажды произошедшее в мозговых структурах пластическое изменение в результате своего закрепления может помешать другим изменениям. Лишь понимание как позитивного, так и негативного влияния пластичности на наш мозг позволит нам в полной мере осознать пределы возможностей человека.

Еще 30 лет назад человеческий мозг считался органом, который заканчивает свое развитие во взрослом возрасте. Однако наша нервная ткань эволюционирует всю жизнь, отвечая на движения интеллекта и изменения во внешней среде. Пластичность мозга позволяет человеку учиться, исследовать или даже жить с одним полушарием, если второе было повреждено. T&P рассказывают, что такое нейропластичность и как она работает на физиологическом и молекулярном уровне.

Развитие мозга не замирает, когда завершается его формирование. Сегодня мы знаем, что нейронные связи возникают, гаснут и восстанавливаются постоянно, так что процесс эволюции и оптимизации в нашей голове не прекращается никогда. Это явление носит название «нейрональная пластичность», или «нейропластичность». Именно она позволяет нашему разуму, сознанию и когнитивным навыкам адаптироваться к изменениям окружающей среды, и именно она является ключом к интеллектуальной эволюции вида. Между клетками нашего мозга постоянно возникают и поддерживаются триллионы связей, пронизанных электрическими импульсами и вспыхивающих, как маленькие молнии. Каждая клетка на своем месте. Каждый межклеточный мостик тщательно проверен с точки зрения необходимости его существования. Ничего случайного. И ничего предсказуемого: ведь пластичность мозга - это его способность приспосабливаться, улучшать себя и развиваться по обстоятельствам.

Пластичность позволяет мозгу переживать удивительные перемены. Например, одно полушарие может дополнительно взять на себя функции другого, если то не работает. Так произошло в случае Джоди Миллер - девочки, которой в возрасте трех лет из-за не поддававшей лечению эпилепсии почти целиком удалили кору правого полушария, заполнив освободившееся пространство спинномозговой жидкостью. Левое полушарие почти мгновенно стало адаптироваться к создавшимся условиям и взяло на себя управление левой половиной тела Джоди. Спустя всего десять дней после операции девочка покинула больницу: она уже могла ходить и пользоваться левой рукой. Несмотря на то что у Джоди осталась только половина коры, ее интеллектуальное, эмоциональное и физическое развитие идет без отклонений. Единственным напоминанием об операции остается легкий паралич левой части тела, который, однако, не помешал Миллер посещать занятия по хореографии. В 19 лет с отличными оценками она окончила школу.

Все это стало возможным благодаря способности нейронов создавать между собой новые связи и стирать старые, если они не нужны. В основе этого свойства мозга лежат сложные и малоизученные молекулярные события, которые опираются на экспрессию генов. Неожиданная мысль ведет к появлению нового синапса - зоны контакта между отростками нервных клеток. Освоение нового факта - к рождению новой клетки мозга в гипоталамусе . Сон дает возможность растить необходимые и удалять ненужные аксоны - длинные отростки нейронов, по которому нервные импульсы идут от тела клетки к ее соседкам.

Если ткань повреждена, мозг узнает об этом. Часть клеток, которые раньше анализировали свет, могут начать, к примеру, обрабатывать звук. Судя по данным исследований, в том, что касается информации, у наших нейронов просто зверский аппетит, так что они готовы анализировать все, что им только предложат. Любая клетка способна работать со сведениями любого типа. Ментальные события провоцируют лавину событий молекулярных, которые происходят в телах клеток. Тысячи импульсов регулируют производство молекул, необходимых для мгновенного ответа нейрона. Генетический пейзаж, на фоне которого разворачивается это действо, - физические изменения нервной клетки - выглядит невероятно многоплановым и сложным.

«Процесс развития мозга позволяет создавать миллионы нейронов в правильных местах, а потом «инструктирует» каждую клетку, помогая ей сформировать уникальные связи с другими клетками», - рассказывает Сьюзан МакКоннел , ученый-нейробиолог из Стэнфордского университета. «Можно сравнить это с театральной постановкой: она разворачивается по сценарию, написанному генетическим кодом, но у нее нет ни режиссера, ни продюсера, а актеры ни разу в жизни не разговаривали друг с другом до того, как выйти на сцену. И несмотря на все это, спектакль идет. Для меня это настоящее чудо».

Пластичность мозга проявляется не только в экстремальных случаях - после травмы или болезни. Само по себе развитие когнитивных способностей и памяти тоже является ее следствием. Исследования доказали, что освоение любых новых навыков, будь то изучение иностранного языка или привыкание к новой диете, усиливает синапсы. При этом декларативная память (например, запоминание фактов) и процедурная память (например, сохранение моторных навыков езды на велосипеде) связаны с двумя известными нам типами нейропластичности.

Структурная нейропластичность: постоянная развития

С декларативной памятью связана структурная нейропластичность. Каждый раз, когда мы обращаемся к знакомой информации, синапсы между нашими нервными клетками меняются: стабилизируются, усиливаются или стираются. Это происходит в мозжечке , миндалинах , гиппокампе и коре больших полушарий каждого человека каждую секунду. «Приемники» информации на поверхности нейронов - так называемые дендритные шипики - растут, чтобы усваивать больше сведений. Причем если процесс роста запускается в одном шипике, соседние тут же охотно следуют его примеру. В постсинаптических уплотнениях - плотной зоне, которая есть в некоторых синапсах, - вырабатывается больше 1000 белков, которые помогают отрегулировать обмен информацией на химическом уровне. По синапсам курсируют множество различных молекул, действие которых позволяет им не распасться. Все эти процессы идут постоянно, так что с точки зрения химии наша голова выглядит как пронизанный транспортными сетями мегаполис, который всегда находится в движении.

Нейропластичность обучения: вспышки в мозжечке

Нейропластичность обучения, в отличие от структурной, возникает вспышками. Она связана с процедурной памятью, отвечающей за чувство равновесия и моторику. Когда мы садимся на велосипед после долгого перерыва или учимся плавать кролем, в нашем мозжечке восстанавливаются или возникают впервые так называемые лазящие и моховидные волокна: первые - между крупными клетками Пуркинье в одном слое ткани, вторые - между гранулярными клетками в другом. Множество клеток меняется вместе, «хором», в один и тот же момент, - так что мы, ничего специально не вспоминая, оказываемся способны сдвинуть с места самокат или удержаться на плаву.

Моторная нейропластичность тесно связана с явлением долговременной потенциации - усилением синаптической передачи между нейронами, которое позволяет надолго сохранить проводящий путь. Сегодня ученые полагают, что долговременная потенциация лежит в основе клеточных механизмов обучения и памяти. Это она на протяжении всего процесса эволюции различных видов обеспечивала их способность приспосабливаться к изменениям окружающей среды: не падать с ветки во сне, копать подмерзшую почву, замечать тени хищных птиц в солнечный день.

Очевидно, однако, что два типа нейропластичности позволяют описать далеко не все изменения, которые происходят в нервных клетках и между ними на протяжении жизни. Картина мозга, похоже, так же сложна, как картина генетического кода: чем больше мы о нем узнаем, тем лучше понимаем, как мало нам в действительности известно. Пластичность позволяет мозгу приспосабливаться и развиваться, менять свою структуру, улучшать свои функции в любом возрасте и справляться с последствиями болезней и травм. Это результат одновременной совместной работы самых разных механизмов, законы которой нам еще только предстоит изучить.

Музыка мозга. Правила гармоничного развития Прен Анет

Пластичность мозга

Так почему же мы можем играть на собственном мозге, как на музыкальном инструменте? Главное – это пластичность мозга, его способность изменяться.

До начала 1990-х большинство исследователей считали, что все нервные клетки человек получает при рождении и что после двадцати пяти лет они начинают отмирать, постепенно ослабляя прочность и сложность нервных связей.

Но сегодня благодаря передовым технологиям мнение ученых по этому вопросу радикально изменилось. Теперь известно, что человеческий мозг содержит около сотни миллиардов нейронов, соединенных между собой через так называемые синапсы, и что на протяжении всей нашей жизни каждый день в одной только зоне памяти создается не менее двухсот новых нервных клеток. Иными словами, наш мозг пребывает в состоянии перманентных изменений.

Наш мозг находится в состоянии перманентных изменений.

Кроме того, еще несколько лет назад исследователи полагали, что за речь, чувства, зрение, равновесие и т. д. отвечают конкретные центры. Сегодня ученые пришли к выводу, что это не совсем так. Базовые функции, управляющие нашей моторной активностью и обратной сенсорной связью, действительно локализованы в конкретных зонах мозга, однако сложные когнитивные функции распределены по разным его участкам. Все восемь клавиш, представленных в этой книге, соотносятся с различными зонами мозга, однако ни одна клавиша не ограничена какой-то одной его частью.

Например, функция речи – результат командной деятельности ряда участков мозга, способных сотрудничать друг с другом разными способами. Именно этим объясняется, почему каждый человек использует свои уникальные речевые конструкции и почему структура нашей речи меняется в зависимости от окружения.

Кроме того, мозг постоянно реорганизуется. Исследователи обнаружили, что ослабленные мозговые функции можно восстановить с помощью других участков мозга. Психиатр Норман Дойдж считает одним из величайших открытий XX века тот факт, что практическое и теоретическое научение и действие способны «включать и выключать наши гены, формируя анатомию нашего мозга и наше поведение». А невролог Вилаянур Субраманиан Рамачандран называет сделанные в последние годы открытия в области мозговой деятельности пятой революцией.

Практическое и теоретическое научение и действие способны включать и выключать наши гены.

Однако надо признать: сегодня ученые стоят лишь на пороге познания бесчисленных чудес человеческого мозга. И прочтя эту книгу, вы придете к пониманию лишь малой, хоть и чрезвычайно важной, доли этих чудес.

В этой книге говорится и о биологических, и о ментальных составляющих мозга, но в основном все-таки о последних. Биологическая часть касается химии и физики мозга, нейромедиаторов, таких как серотонин и дофамин, а также пластичности нейронов. Ментальная составляющая касается нашей способности думать и действовать, а также познания в широком смысле этого слова.

Здесь читатель может задаться вопросом: «Но я и так немало знаю о мозге – что мне еще нужно знать?» Поверьте, что вас ждет масса сюрпризов, поскольку сегодня многие укоренившиеся представления о мозге безнадежно устарели. Например, раньше ученые считали, что чем глубже они проникнут в мозг, тем дальше смогут продвинуться в познании эволюции человека, и что «цивилизованная» кора головного мозга отвечает за базовые и примитивные функции. Так вот: вам придется пересмотреть эту популярную теорию. Наш мозг не состоит из эволюционных слоев: его вообще нельзя считать модульной конструкцией. Он функционирует скорее как сеть, он гораздо сложнее и интереснее, чем мы можем себе представить.

А другие наши читатели могут заявить: «Мы таковы, каковы есть, и все эти разговоры о позитивных изменениях не что иное, как очередные пустые обещания». Но вы забываете о пластичности – важнейшем качестве мозга: он податлив и постоянно меняется, адаптируясь к окружающей среде. Сегодня вы используете при совершении того или иного действия одни нервные клетки, а через пару недель, выполняя то же самое, уже иные. Например, после того как вы прочтете эту книгу, ваш мозг уже никогда не будет таким, как прежде.

Человек развивает свой мозг постоянно, когда совершает очередной выбор или учится чему-то новому в повседневной жизни. Наглядным примером пластичности мозга могут послужить знаменитые лондонские таксисты. От двух до четырех лет они готовятся и тренируются: заучивают названия улиц, маршруты и достопримечательности в радиусе десяти километров от центра города. Исследования показали, что в результате этого их правый гиппокамп увеличивается – по сравнению с представителями других профессий, – а пространственная память заметно улучшается. И чем больше таксист, колеся по городу, заучивает новых сведений, тем больше становится эта часть мозга. Подумайте: а какие участки мозга вы тренируете и развиваете в повседневной жизни? Какие из них натренированы лучше других?

Некоторые считают, что перемены вообще не для них. Они рассуждают так: «Я уже слишком стар, а старого пса новым трюкам не обучишь». Однако сегодня уже доказано, что возбужденные нейроны вырабатывают на 25 % больше нервных связей, увеличиваются в размерах и улучшают кровоснабжение мозга, причем происходит это в любом возрасте. Человек может измениться независимо от того, сколько ему лет. Это не обязательно произойдет в один миг, хотя и такое возможно. Одно новое знание, немного соответствующей настройки и доработки – и то, что недавно казалось непреодолимым, вдруг видится совершенно иначе, и вы обнаруживаете, что действуете уже совсем по-другому.

Возбужденные нейроны вырабатывают на 25 % больше нервных связей.

В жизни каждого человека найдутся примеры перемен обоих видов – как в результате целенаправленного практического обучения, так и в результате резких скачков в понимании, которые буквально в одночасье меняют наше ви дение себя, окружающего мира и доступных нам возможностей.