Когда мы чему-нибудь учимся, в мозге задействуется целый ряд связанных между собой участков и отделов. Например, гиппокамп почти всегда работает под плотным «присмотром» со стороны префронтальной коры. Вообще префронтальная кора контролирует нашу активность – и физическую, и мыслительную, – получая сигналы извне и затем отдавая команды через нейронную сеть мозга. Префронтальную кору можно представить в виде своеобразного начальника. Она прежде всего отвечает за оценку окружающей ситуации, задействуя рабочую память, формируя импульсы и отдавая команды к действиям, суждениям, планированию, предвидению и так далее – то есть разнообразным исполнительным функциям. В качестве генерального директора мозга префронтальная кора всегда находится в тесном контакте с исполнительным директором – двигательной зоной коры головного мозга, а также с другими его отделами.
Гиппокамп представляет собой нечто вроде штурмана, который получает сведения из рабочей памяти, связывает их с уже имеющимися данными, сравнивает, создает новые ассоциации и направляет в префронтальную кору. Ученые полагают, что память – это набор фрагментов информации, рассредоточенных в мозге. Гиппокамп, как некое депо, получает эти фрагменты из коры, связывает и направляет назад в виде новой карты нейронных связей.
Сканирование мозга человека показывает: когда он заучивает новое слово, префронтальная кора его головного мозга активизируется (как и гиппокамп, и некоторые другие прилегающие участки, например слуховая кора). После того как благодаря химическим сигналам глутамата создана новая нейронная цепочка и слово зафиксировано в памяти, активность префронтальной коры снижается. Она проконтролировала начальные этапы проекта, а теперь может переложить ответственность на других членов команды и заняться очередными проблемами.
Таким образом мы узнаем новое и до автоматизма отрабатываем свежие навыки, такие как, например, езда на велосипеде. Автоматические мыслительные и двигательные функции управляются базальными ядрами, мозжечком и стволом – древними зонами, которые исследователи до последнего времени связывали только с моторными функциями. Передача фундаментальных навыков и знаний в эти зоны мозга, связанные с нашим подсознанием, освобождает другие важные его отделы для работы по адаптации к окружающим условиям. Этот элемент в устройстве работы мозга очень важен. Представьте, что нам нужно было бы на некоторое время останавливаться и вспоминать, как спродуцировать ту или иную привычную мысль или совершить то или иное привычное движение. Мы изнывали бы от усталости еще до того, как налили бы себе утреннюю чашку кофе. Поэтому, кстати, пробежка по утрам так важна.
Первая искра
В 1995 году я занимался некоторыми исследованиями, готовя к публикации книгу A User’s Guide to the Brain («Путеводитель по нашему мозгу»), когда натолкнулся на одностраничную статью в журнале Nature, рассказывавшую о связи между физической активностью и нейротрофинами (BDNF), обнаруженной в экспериментах на мышах. Текста там меньше, чем в газетной колонке, но сказано было очень много. А именно: двигательная нагрузка приводила к росту содержания нейротрофина (того самого волшебного удобрения, подобного Miracle-Gro) в мозге подопытных животных.
Проводивший эти эксперименты Карл Котман, директор Института старения и деменции Калифорнийского университета в Ирвине, рассказывал: «Я ожидал, что движения мышей могут вызвать значительные изменения в сенсорной системе мозга – двигательной коре, мозжечке, соматосенсорной коре, возможно, даже в базальных ядрах, – поскольку все элементы сенсорной системы мозга ассоциировались с движением. Мы проявили первые пленки с рентгеноскопией мозга мышей, и, о боже, изменения выявились и в гиппокампе. Важность этого момента состояла в том, что гиппокамп – это участок мозга, который сильно поражается дегенеративной болезнью и играет большую роль в обучении человека. Я тотчас же сказал себе: “Это полностью меняет дело!”»