Наконец, существует вполне убедительное объяснение, что происходит в период между детством и подростковым возрастом и почему в этот период может произойти изменение степени пластичности мозга. Это половое созревание.
Пубертатный период и пластичность мозга
Половое созревание – это процесс изменений в организме подростка, вследствие которых он становится физически взрослым и способным к продолжению рода. Гормональные изменения в пубертатном периоде приводят к увеличению роста, массы тела и развитию внешних признаков сексуальной зрелости (например, рост молочных желез у девочек и рост волос на лице мальчиков). Гормональные изменения обеспечивают развитие репродуктивной системы и активизируют сексуальное начало.
Однако воздействие пубертатного периода на функции организма не ограничивается только влиянием на физический внешний вид, репродуктивную способность и либидо. Мозг претерпевает радикальные изменения под воздействием гормонов полового созревания – тестостерона и эстрогена. Уровень этих гормонов значительно увеличивается в пубертатный период. Они оказывают влияние на строение мозга, химически изменяя существующую структуру нейронных связей{81}. Половые гормоны обеспечивают миелинизацию, стимулируют развитие новых нейронов и способствуют процессу синаптического прунинга{82}. В пубертатный период мозг становится более восприимчивым к любому внешнему стимулированию, положительному или отрицательному. Это вызывает значительное увеличение пластичности мозга: мы не только становимся более открытыми по отношению к окружающему миру, но и в большей степени оказываемся подверженными его влиянию. Например, от страхов, которые мы приобретаем в подростковом возрасте{83}, избавиться бывает особенно сложно.
После завершения подросткового периода следующая серия нейрохимических изменений делает мозг значительно менее пластичным{84}. Закрывание окна пластичности мозга (хотя и не наглухо) по мере перехода от подросткового возраста к зрелости происходит постепенно и может длиться до 30 лет. В это время химические процессы в мозге от стимулирования изменений в архитектуре нейронных связей переходят к обеспечению стабильности и постоянства. В юности происходило активное формирование синаптических связей и новых нейронов, а избыточные нейронные связи распадались; со вступлением в зрелый возраст эти процессы значительно сокращаются{85}.
Пока неизвестно, что является для мозга сигналом к началу этого сдвига в направлении снижения пластичности, когда подростковый период подходит к завершению. Однако недавние эксперименты с животными показали, что при блокировании одного из генов, контролирующих этот сдвиг, мозг взрослой мыши сохраняет ту степень пластичности, которая была ему свойственна в ювенальный период. Даже после снятия этой блокировки можно было восстановить эффект от нее{86}, вернув мозг в прежнее состояние подросткового возраста. Это исследование еще не проводилось на людях, но, если бы оно дало такие же результаты, это имело бы огромное значение для восстановления пластичности мозга у взрослых людей, получивших травмы мозга. Восстановление мозга взрослого человека после травмы проходило бы гораздо легче, если бы мозг вновь обладал высокой степенью пластичности.
Естественное снижение пластичности мозга к завершению подросткового периода не является автоматическим снижением пластичности, повысившейся в пубертатный период. Доказательств влияния половых гормонов на снижение пластичности мозга нет. Это вполне логично, учитывая, что уровень половых гормонов начинает снижаться гораздо позже, в возрасте далеко за тридцать. Снижение пластичности мозга в раннем подростковом возрасте никак не связано со снижением уровня тестостерона или эстрогена в организме.
Снижение пластичности мозга после вступления во взрослый возраст, вероятно, хотя бы частично обусловлено получаемым опытом. Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что мотивация к получению новых интересных впечатлений повышается со вступлением в пубертатный период, а затем снижается при переходе из подросткового периода во взрослый. Этот же образец поведения наблюдался и у животных{87}. Внутреннее желание исследовать окружающий мир в подростковом возрасте настолько сильно, что оно временно блокирует возможные детские страхи{88}. Эти страхи возвращаются к нам только во взрослом возрасте, чтобы не мешать естественной подростковой жажде приключений, которая помогает отделиться от родителей и жить самостоятельно. Стремление получить новый опыт позволяет молодому человеку познавать окружающий мир именно тогда, когда мозг наиболее восприимчив к обучению на основе опыта. Поскольку у подростков мозг не только более пластичен, но и более «метапластичен», вполне вероятно, что именно обучение помогает мозгу поддерживать способность к изменениям в подростковом возрасте.
81
Джиска Пепер и др. Половые стероиды и связи в головном мозге: обзор томографических исследований (Sex Steroids and Connectivity in the Human Brain: A Review of Neuroimaging Studies), Psychoneuroendocrinology 36, no. 8 (2011), 1101–13; Брюс Макэвен и др. Влияние эстрогена на головной мозг: действие вне гипоталамуса через новые механизмы (Estrogen Effects on the Brain: Actions Beyond the Hypothalamus via Novel Mechanisms), Behavioral Neuroscience 126, no. 1 (2012), 4–16.
82
И. Г. Кэмпбелл и др. Половое созревание и время проведения ЭЭГ сна при измерении зрелости мозга в подростковом периоде (Sex, Puberty, and the Timing of Sleep EEG Measured Adolescent Brain Maturation), Proceedings of the National Academy of Sciences 109, no. 15 (2012), 5740–43; Р. А. Хилл. Взаимодействие половых стероидных гормонов и нейротрофического фактора из тканей мозга – сигнализирование тирозинкиназы: взаимосвязь с шизофренией и депрессией (Interaction of Sex Steroid Hormones and Brain-Derived Neurotrophic Factor-Tyrosine Kinase B Signalling: Relevance to Schizophrenia and Depression), Journal of Neuroendocrinology 24, no. 12 (2012), 1553–61; Сесиль Ладоусер и др. Развитие белого вещества мозга в подростковом периоде: влияние полового созревания на развитие аффективных расстройств (White Matter Development in Adolescence: The Influence of Puberty and Implications for Affective Disorders), Developmental Cognitive Neuroscience 2, no. 1 (2012), 36–54; М. А. Мор, С. Л. Сиск. Нейроны и нервная ткань, сформировавшиеся в пубертатный период, функционально интегрированы в лимбические и гипоталамические связи у мужской особи сирийского хомяка (Pubertally Born Neurons and Glia Are Functionally Integrated into Limbic and Hypothalamic Circuits of the Male Syrian Hamster), Proceedings of the National Academy of Sciences 110, no. 12 (2013), 4792–97; Томас Раус. Влияние окружающей среды и генов на развитие мозга в подростковом периоде (How Environment and Genes Shape the Adolescent Brain), Hormones and Behavior 64, no. 2 (2013), 195–202; Дженнифер Перрин и др. Развитие белого вещества мозга в подростковом периоде: роль тестостерона и андрогенного рецептора (Growth of White Matter in the Adolescent Brain: Role of Testosterone and Androgen Receptor), Journal of Neuroscience 28, no. 38 (2008), 9519–24.
83
Сиобан Петвелл и др. Изучение изменения характера страха по мере взросления у мышей и людей (Altered Fear Learning Across Development in Both Mouse and Human), Proceedings of the National Academy of Sciences 109 no. 40 (2012), 16318–23.
84
Линда Спир. Нейробиологическое развитие в подростковом возрасте (Adolescent Neurodevelopment).
85
Джун Хе, Фултон Крюз. Снижение нейрогенезиса во время взросления мозга в подростковом периоде и взрослом возрасте (Neurogenesis Decreases During Brain Maturation from Adolescence to Adulthood), Pharmacology, Biochemistry, and Behavior 86, no. 2 (2007), 327–33; Энтони Колеске. Молекулярный механизм неизменяемости дендритов (Molecular Mechanisms of Dendrite Stability); И Цзо и др. Развитие долгосрочной устойчивости дендритных шипиков в разных областях коры головного мозга (Development of Long-Term Dendritic Spine Stability in Diverse Regions of Cerebral Cortex), Neuron 46, no. 2 (2005), 181–89.
86
Ферас В. Акбик и др. Анатомическая пластичность мозга во взрослом возрасте, оттитрованная по рецептору Nogo Receptor 1 (Anatomical Plasticity of Adult Brain Is Titrated by Nogo Receptor 1), Neuron 77, no. 5 (2013), 859–66.
87
Линда Спир. Нейробиологическое развитие в подростковом возрасте (Adolescent Neurodevelopment).
88
Сиобан Петвелл и др. Определенные страхи, приобретенные в детстве, временно подавляются в подростковом периоде (Selective Early-Acquired Fear Memories Undergo Temporary Suppression During Adolescence), научные статьи Национальной академии наук 108, no. 3 (2011), 1182–87.