Соединения в мозгу
Создание мозговых соединений напоминает ваяние статуи. Мы начинаем с избыточным количеством камня (в виде избыточных нейронов перед рождением и избыточных синапсов в детстве). Искусство состоит в отсекании лишнего, пока не останется форма, которая вам нужна.
На рисунке 65 сравниваются соединения между нейронами с момента рождения до двух лет. Число нейронов не изменяется. Однако каждый из них отправляет побеги дендритов в поисках других нейронов. Это похоже на одинокого человека на вечеринке, который ищет, с кем бы поговорить.
Рис. 65
Спустя 24 месяца волна роста синапсов достигает своего пика, в результате чего мы имеем мозг, хорошо оснащенный соединениями у эмоционально непредсказуемого двухлетнего ребенка. В этот момент активизируется удаление синапсов. Часто используемые связи усиливаются, тогда запущенные постепенно увядают. Это одна из причин, по которым новорожденные дети могут различать больше звуков речи, чем взрослые, подростки и даже годовалые малыши. По мере того как дети овладевают языком, они перестают обращать внимание на неважные звуки, и эти связи обрезаются.
Согласно оценкам, на пике развития мозг ребенка утрачивает 100 тыс. синапсов в секунду. Во взрослом состоянии мозг сохраняет чуть больше половины синапсов, созданных к двухлетнему возрасту.
ПРИМЕЧАНИЕ
Кстати, подобный процесс удаления происходит у других животных, но в гораздо меньшем масштабе. Крысы удаляют всего 10% соединений в коре головного мозга, а коты теряют 30%. Разница у людей обычно объясняется сложностью нашего мозга — по существу, нейронам сложнее создавать точные связи в запутанных джунглях человеческого мозга. Есть также вероятность, что большее удаление синапсов — это процесс, который помогает людям так хорошо адаптироваться к различным средам.
Удаление синапсов — один из способов, с помощью которого мозг преобразует себя в думающую машину. Другой важный процесс — миелинизация, когда обычные нейроны покрываются оболочкой изолирующего жира. Миелинизация важна, потому что она позволяет сигналам проходить по нейронам быстрее и с меньшим ослаблением (рис. 66). Разница сопоставима
Рис. 66
с разницей между подключением домашнего кинотеатра с помощью высококачественных кабелей или скрепки с изолентой. Интересно, что миелинизация, по-видимому, происходит генетически заданным образом, не позволяющим реализовать программу ускоренного развития. Другими словами, нельзя научить четырехмесячного ребенка ходить. Когда моторные нейроны, контролирующие движения ног, окажутся миелинированы (в возрасте около одного года), ребенок будет готов встать и сделать первый шаг.
ПРИМЕЧАНИЕ
При изоляции нейронов дети изменяются — часто внезапно. Если вы — родитель, который беспокоится о своевременном развитии своего ребенка, дышите глубже и помните о мие- линизации. Когда мозг будет обладать необходимым аппаратом, ребенок овладеет новыми навыками с потрясающей скоростью, а ребенок, который в один день был неспособен перевернуться, через неделю будет ползти к вашей коллекции редких петуний.
Миелинизация мозга является также ключевой причиной его резкого роста. При рождении мозг младенца весит скромных полфунта (около 225 г) — меньше многих гамбургеров. В течение первого года мозг увеличивается в весе и размере в два раза. К пятилетнему возрасту он набирает полных два фунта (около 900 г) и достигает 95% своего полного взрослого размера. Увеличение веса от одного фунта до трех (около 1350 г) происходит в результате более длинных дендритов, новых глиальных клеток и миелина.
Критические периоды
Мозг запрограммирован на соединение нейронов, удаление синапсов и изоляцию аксонов в специфические моменты детского развития. В некоторых случаях это приводит к критическому периоду: краткому интервалу времени, в течение которого должен быть освоен новый навык, чтобы развитие происходило нормально.
Самый известный пример критических периодов связан со зрением. Если кот проживет первые три месяца своей жизни с повязкой на абсолютно нормальных глазах, он потеряет зрение навсегда. Тот же эксперимент не дает результата на взрослом коте — его зрение полностью развито и не пропадает, если чувство собственного достоинства позволяет ему выдерживать месяцы жизни с завязанными глазами.
Это различие имеет место, потому что развитие мозга представляет собой высококонкурентную среду. Нейроны, выполняющие что-то полезное, например получающие информацию от нормально работающего открытого глаза, выиграют битву за ресурсы и займут больше пространства в мозге. (Довольно странно, но ученые показали, что это явление может происходить иначе. Например, если эмбриону лягушки привить третий глаз, он будет сражаться за нейроны, и у странной лягушки разовьются три отлично связанных работающих глаза. Но никто точно не знает, что дает лягушке такой опыт.)