В то же время способность к изменению заключает в себе и крупные риски, поскольку в эти периоды повышенной чувствительности головной мозг более уязвим перед физическим (употребление наркотиков или вредная окружающая среда) или психологическим воздействием (стрессы или эмоциональные травмы). Пластичность открывает «окна» мозга внешнему миру, но через открытые окна могут проникать не только океанский бриз, пение птиц и аромат цветов, но и пыль, шум и комары. Когда эти «окна» открыты особенно широко, как в младенчестве и в подростковом возрасте, нужно особенно внимательно следить за тем, что попадает через них внутрь.
Формирование более эффективного мозга
Существует два типа нейропластичности{44} головного мозга. «Пластичность процессов развития» определяет способность головного мозга меняться в ходе его развития, когда значительным образом трансформируется его анатомия. Некоторые из этих изменений включают развитие или потерю клеток мозга, но наиболее важные касаются «связей» в мозге, то есть того, как сотня миллиардов нейронов взаимодействует между собой.
Точно так же как в одних домах все коммуникации действуют лучше, чем в других, головной мозг одних детей приобретает более эффективную организацию в периоды повышенной нейропластичности, чем других. И подобно тому как квалифицированные электрики и водопроводчики знают, как построить самую лучшую коммунальную инфраструктуру, специалисты в области развития головного мозга подошли вплотную к пониманию того, как развить более эффективный мозг.
Представьте, если бы каждая электрическая розетка в вашем доме была соединена со всеми остальными розетками, независимо от их расположения: в кухне, в спальной комнате, в коридоре и так далее. Если бы у вас было четыре комнаты и всего по четыре розетки в каждой, то от каждой розетки отходило бы по пятнадцать проводов. Вообразите этот клубок проводов за вашими стенами и подумайте, насколько неэффективна подобная система! Электричество текло бы по проводам к розеткам, где оно не нужно, что оборачивалось бы пустой потерей энергии и времени. Именно ради повышения эффективности электрические розетки в домах организованы в группы, соединенные через отдельные электрические цепи.
Головной мозг также функционирует эффективно благодаря тому, что нейроны соединены между собой выборочно, а не все вместе. При рождении человек имеет самое большое количество нейронов за всю жизнь. В течение первых лет жизни в головном мозге не формируется много новых нейронов{45}, зато образуются миллиарды связей между ними. Это масштабный процесс. В течение первых шести месяцев после рождения сто тысяч новых связей между нейронами образуется каждую секунду{46}. Вот что такое масштаб!
Важно, чтобы сеть нейронов головного мозга была хорошо организована, поскольку было бы крайне неэффективно, если бы каждый нейрон соединялся со всеми остальными нейронами (и это невозможно физически, так как в этом случае совокупный объем всех связей потребовал бы места размером с Манхэттен{47}). Создание межнейронных соединений (синапсов) в младенческом возрасте бывает избыточным.
Таким образом, частью эволюционной пластичности является ликвидация излишних синаптических связей – так называемый прунинг[6]. В головном мозге ребенка в возрасте одного года почти в два раза больше межнейронных соединений, чем в головном мозге взрослого человека. Процесс прунинга позволяет мозгу функционировать более эффективно, подобно тому как обрезание дерева позволяет оставшимся веткам расти активнее. Это часть более масштабного процесса, посредством которого формируется нейронная сеть в головном мозге: синаптические связи создаются, укрепляются, ослабевают или ликвидируются.
Области головного мозга, отвечающие за функционирование основных органов чувств, например зрение и слух, подвергаются процессу прунинга на раннем этапе жизни и не претерпевают существенных изменений впоследствии, если только не случится травмы мозга или болезни. Гораздо больше времени требует прунинг областей мозга, контролирующих когнитивные функции более высокого уровня, например способность к принятию сложных решений. Многие из этих систем головного мозга достигают у человека окончательной зрелости только к 20 годам или старше. В этих областях мозга в подростковом возрасте происходит наиболее активный процесс прунинга{48}, именно поэтому способность человека к выполнению когнитивных функций высшего уровня формируется под влиянием опыта, полученного в этом возрасте.
44
Чарльз Нельсон III и Маргарет Шеридан. Результаты нейробиологического исследования причинно-следственных связей между семьей, характеристиками окружающей среды и успехами в учебе (Lessons from Neuroscience Research for Understanding Causal Links Between Family and Neighborhood Characteristics and Educational Outcomes) в кн.: Источник возможностей? Растущее неравенство, школы и шансы детей на успех в жизни; под ред. Грега Дункана и Ричарда Мурнейна (Нью-Йорк: Russell Sage Foundation, 2011), 27–46.
45
Ричард Новаковски. Постоянное число нейронов от колыбели до смертного одра (Stable Neuron Numbers from Cradle to Grave), научный труд Национальной академии наук США 103, no. 33 (2006), 12219–20.
46
Джейн Куперус, Чарльз Нельсон. Развитие мозга в раннем возрасте и нейропластичность (Early Brain Development and Plasticity): справочник по развитию детей в раннем возрасте; под ред. Кэтлин Маккартни и Деборы Филлипс. Изд-во Blackwell (Молден, Массачусетс: Blackwell, 2008), 85–105.
47
Джеми Уорд. Справочник студента по когнитивной нейронауке. Изд. 2-е (Нью-Йорк: Psychology Press, 2010).
48
Здравко Петанек и др. Удивительная неотения синаптических отростков в префронтальной коре головного мозга человека (Extraordinary Neoteny of Synaptic Spines in the Human Prefrontal Cortex), научный труд Академии наук США 108, no. 32 (2011), 13281–86; Фултон Крюс, Джун Хе, Клайд Ходж. Развитие коры головного мозга в подростковом периоде: критический период уязвимости к развитию зависимости (Adolescent Cortical Development: A Critical Period of Vulnerability for Addiction), Pharmacology, Biochemistry, and Behavior 86, no. 2 (2007), 189–99.