* * *
На дворе 1968 год. Я, девятилетний обычный паренёк из пригорода, играю в лесу неподалёку от своего дома. Маршалл Маклюэн и Норман Мейлер, выступая в популярном телевизионном шоу, спорят об интеллектуальных и моральных аспектах последствий того, что Мейлер называет «ускорением в условиях супертехнологичного мира». Фильм «Космическая одиссея 2001 года» впервые выходит на экраны кинотеатров, оставляя зрителей озадаченными, ошеломлёнными или попросту раздражёнными. В тишине лаборатории Университета Висконсина в Мэдисоне Майкл Мерцених просверливает дыру в черепе мартышки.
Двадцатишестилетний Мерцених только что получил докторскую степень в области физиологии в Университете Джона Хопкинса, где учился у Вернона Маунткасла, невролога-новатора. В Висконсин он прибыл для того, чтобы провести ряд исследований в области создания карт мозга. Уже давно было известно, что каждому участку человеческого тела соответствует определённая зона в коре головного мозга, в его морщинистом наружном слое. При раздражении определённых нервных клеток на коже (например, при прикосновении или уколе) они посылают электрический импульс через спинной мозг в определённую группу нейронов в коре, вследствие чего прикосновение или укол превращаются в сознательное ощущение. В 1930-х годах канадский нейрохирург Уайлдер Пенфильд использовал электрическое зондирование для создания первых сенсорных карт человеческого мозга. Однако зонды Пенфильда были достаточно грубым инструментом, а его картам, хотя и новаторским для своего времени, недоставало точности. Мерцених использовал новый тип зонда, микроэлектрод толщиной с человеческий волос для создания более точных карт, которые, как он надеялся, позволили бы получить новое и более глубокое представление о структуре мозга.
Мерцених снял часть черепа обезьянки, обнажил участок мозга, и вживил электрод в зону коры головного мозга, обрабатывающую ощущения, передаваемые от рук животного. Затем он начал надавливать на руку в различных местах до тех пор, пока не активизируется нейрон, находящийся под электродом. После того как Мерцених методично вставлял и вытаскивал электрод тысячи раз на протяжении нескольких дней, ему удалось создать «микрокарту», показывающую с точностью до отдельной нервной клетки, каким образом мозг мартышки обрабатывает сигналы, поступающие от её рук. Он повторял это болезненное упражнение ещё на пяти мартышках.
Затем Мерцених перешёл ко второму этапу своего эксперимента. При помощи скальпеля он делал разрезы на руках мартышек, сознательно повреждая их чувствительные нервы. Учёный хотел выяснить, каким образом будет вести себя мозг при повреждениях периферийной нервной системы и последующем восстановлении. Результаты исследования поразили его. Как и ожидалось, нервные зоны на ладонях мартышек восстановились, однако достаточно случайным образом, а их мозг совершенно предсказуемо начал путаться в сигналах. Когда, к примеру, Мерцених прикасался к нижнему суставу пальца мартышки, мозг животного подсказывал, что прикосновение происходит на другом участке пальца. Сигналы путались, карта мозга теряла прежний вид. Однако когда Мерцених провёл те же тесты через несколько месяцев, то обнаружил, что спутанность сознания у мартышек полностью исчезла. То, что говорил мозг мартышки о происходящем с её руками, в точности соответствовало тому, что происходило на самом деле. Мерцених понял, что мозг смог перестроиться. Нейронные пути животных создали новую карту, соответствовавшую новому расположению нервных окончаний в их конечностях.
Поначалу Мерцених не мог поверить собственным глазам. Как и любого другого невролога, его учили, что структура мозга взрослой особи является фиксированной. Тем не менее он мог наблюдать в собственной лаборатории, что мозги шести мартышек подверглись быстрым и значительным изменениям на клеточном уровне. «Я понимал, что это поразительная по своей сути реорганизация, однако не мог дать ей объяснения, - вспоминал впоследствии Мерцених. - Оглядываясь назад, я понимаю, что видел настоящее доказательство нейропластичности. Но в то время я этого ещё не понимал. Я просто не знал, что именно происходит у меня на глазах. Кроме того, вряд ли кто-то в профессиональном сообществе мог бы поверить, что пластичность может действовать в таких масштабах».
Мерцених опубликовал результаты своего эксперимента в академическом журнале. Никто не обратил на его статью особого внимания. Но сам он понимал, что натолкнулся на нечто важное, и в течение последующих трёх десятилетий провёл множество тестов с другими мартышками. Все эти тесты доказывали существование значительной пластичности в мозгу взрослых приматов. В работе 1983 года, описывающей один из его экспериментов, Мерцених категорически заявляет: «Эти результаты полностью противоречат точке зрения, согласно которой сенсорные системы состоят из набора устройств с жёсткой структурой»15. Поначалу работы Мерцениха игнорировали, но постепенно они начали получать признание в неврологическом сообществе. В итоге дело идёт к тому, чтобы полностью пересмотреть общепринятые теории в отношении того, как работает наш мозг. Исследователи обнаруживают, что и в прошлом, во времена Уильяма Джеймса и Зигмунда
Фрейда, проводились эксперименты, так или иначе подтверждавшие факт пластичности. Эти исследования на протяжении многих лет не воспринимались всерьёз, но теперь пришло их время.
По мере развития науки, изучающей мозг, укрепляется и доказательная база в пользу пластичности. Неврологи, использующие новое, более чувствительное оборудование для сканирования мозга (например, микроэлектроды и другие датчики), проводят всё больше экспериментов, причём не только над лабораторными животными, но и над людьми. Все они подтверждают открытие Мерцениха. Но также они позволяют понять нечто новое: пластичность мозга не ограничена соматосенсорной корой (отвечающей за обработку ощущений при прикосновении). Она универсальна. Меняться могут практически все наши нейронные связи, связанные с ощущениями: зрением, слухом, движением, мышлением, обучением, восприятием или запоминанием. Прежняя истина отброшена в сторону за ненадобностью.
* * *
Судя по всему, взрослый мозг не просто пластичен, а, как говорит Джеймс Олдс, преподаватель неврологии и руководитель Института перспективных исследований им. Ш. Краснова* в Университете Дж. Мэйсона, «очень пластичен». Сам Мерцених использует выражение «массивная пластичность». Пластичность уменьшается по мере нашего старения (так или иначе мозг начинает пробуксовывать), однако никогда не исчезает полностью. Наши нейроны всегда способны разрушать старые связи и формировать новые. Кроме того, постоянно происходит процесс возникновения новых нервных клеток. «Наш мозг, - говорит Олдс, - обладает способностью перепрограммироваться "на лету", то есть изменять способ своего функционирования».
Пока что мы в точности не знаем, каким образом мозг перепрограммирует себя, но уже понятно, что (как и предполагал Фрейд) основной секрет кроется в сложном химическом составе синапсов. Внутри микроскопических пространств между нейронами происходят крайне сложные процессы, но если говорить простым языком, дело заключается в разнообразных химических реакциях, фиксирующих и запоминающих действия, происходящие в нервных путях. Каждый раз, когда мы выполняем задачу или испытываем физическое или ментальное ощущение, активируется определённый набор нейронов в нашем мозгу. Если нейроны находятся в непосредственной близости друг от друга, то они объединяются на основе обмена синаптическими нейромедиаторами, такими как глутаминовая кислота. При повторном возникновении ощущения синаптические связи между нейронами усиливаются и увеличиваются за счёт как физиологических (например, повышения концентрации нейромедиаторов), так и анатомических изменений (создания новых нейронов или роста новых синаптических окончаний на существующих аксонах и дендритах). Синаптические связи могут также ослабляться в ответ на то или иное ощущение. Опять же, это связано как с физиологическими, так и с анатомическими изменениями. Всё то, чему мы учимся в процессе жизни, встраивается в постоянно меняющиеся межклеточные связи внутри мозга. Цепочки связанных нейронов формируют в нашем мозгу настоящие «жизненные пути». В наши дни учёные суммируют основные идеи нейропластичности в одном выражении, известном как правило Хебба: «Одновременно активирующиеся клетки объединяются между собой».