Действие вместо реакции - Олег Юрьевич Цендровский

Одним из первых ученых, кто внимательно рассмотрел древо нервных связей и был до глубины души поражен и даже очарован увиденным, был Сантьяго Рамон-и-Кахаль (1852–1934 годы) – основоположник теории нервной системы и первопроходец в исследовании механизма работы нейронов.

Он увидел, насколько чувствительны нейросети. Они изменяются не только пассивным образом, под нажимом реальности, но и вследствие наших усилий. Все мысли и чувства индивида и восприятие им реальности значительно влияют на структуру мозга, на характер нейронных ветвлений.

В 1894 году Сантьяго Рамон-и-Кахаль писал:

«Орган мышления… обладает гибкостью и способностью к самосовершенствованию путем целенаправленной психической тренировки»[1].

Ученый понял, что умственная деятельность меняет мозг за счет того, что создает новые нейронные связи и либо укрепляет, либо ослабляет уже имеющиеся. Также он высказал предположение, что анатомические перемены в мозге от умственной работы должны быть особенно хорошо заметны у пианистов и других профессиональных музыкантов[2].

В силу крайней интенсивности и узкой специфики деятельности музыкантов их образ жизни должен оказывать значительное воздействие на соответствующие двигательные и осязательные области в коре. Сегодня мы знаем, что это действительно так.

В 1906 году Сантьяго Рамон-и-Кахаль получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за неоценимый вклад в научное понимание мозга. Аналогичных взглядов придерживался и академик Иван Петрович Павлов. Он стал лауреатом Нобелевской премии за исследования нервной системы двумя годами раньше, в 1904 году.

Карандашный рисунок Рамона-и-Кахаля. 1899 г.

В отличие от ученых в эпоху разочарования, отцы-основатели современной нейробиологии верили в способность нервной системы существенно изменять свою структуру. Более того, они знали, что это происходит не только автоматическим образом под воздействием жизненного опыта, но и в ходе наших сознательных усилий. Для этого им даже не было нужно смотреть в микроскоп. Они каждодневно видели плоды этой работы по самосозиданию в самих себе. Процитируем Сантьяго Рамон-и-Кахаля еще раз:

«Каждый человек может, если он того захочет, стать скульптором своего мозга»[3].

Нейропластичность

Способность нервной системы менять свою структуру, обучаясь и приспосабливаясь к миру вокруг, получила название нейропластичность.

Первопроходцем в современном исследовании нейропластичности стала нейробиолог Мэриан Даймонд. Именно с ее экспериментов в 1960-х годах начал стремительно расти снежный ком из данных на тему высокой изменчивости нервных систем. В ходе классического для нейробиологии эксперимента в 1964 году Мэриан Даймонд поместила крыс в среду, которая предоставляла им много возможностей для игры, изучения окружающего мира и взаимодействия с ним[4]. Обнаружилось, что благоприятные обстоятельства довольно быстро изменили мозг грызунов и на анатомическом, и на функциональном уровне.

После всего лишь 80 дней пребывания на «крысином курорте», оборудованном всеми возможными благами, испытуемые Мэриан расцвели не только внешне, но и внутренне. Игрушки в их клетке менялись ежедневно. Это давало им все новые и новые стимулы активно применять свои когнитивные способности. Как следствие, количество и плотность нервных отростков в мозговой ткани крыс увеличились.

Наибольший рост наблюдался в передней части коры головного мозга – в префронтальной коре, которая имеет определяющее значение для управления вниманием и поведением. Там совокупные изменения достигли 6 %. Сейчас нам также известно, что в подобных стимулирующих обстоятельствах образуется много новых нервных клеток в гиппокампе – в центре нашей кратковременной памяти, где она перезаписывается в долгосрочную.

В следующие годы Мэриан Даймонд в серии экспериментов принялась сравнивать крыс, содержащихся в течение нескольких месяцев в обогащенной среде, с теми, которые помещались в обедненные условия[5]. То были почти пустые одиночные клетки без возможностей для взаимодействия, обучения и исследования. Разница между анатомией мозга у первых и у вторых оказалась разительной.

Два сценария изменения пирамидального нейрона А. При содержании в обогащенной среде он превращается в варианты B и C с высокой плотностью дендритных отростков. При содержании в обедненной среде он превращается в варианты D, E и даже F. Численность отростков резко сокращается вплоть до полного отмирания дендритного дерева. Рисунок выполнен на основании данных, полученных методом Гольджи[6].

У грызунов, что вели активную жизнь и упражняли свою нервную систему, в мозге было больше вспомогательных глиальных клеток. Глиальные клетки защищают нейроны, снабжают их энергией и необходимы для обмена веществ в них. Что особенно важно, наблюдалось повышенное число отростков нервных клеток (дендритов), с помощью которых нейроны связываются друг с другом и получают информацию.

Мозг крыс из обогащенной среды отличался и по ряду иных показателей. Он содержал повышенный объем и плотность нервной ткани в целом. Например, затылочная доля весила на 6,4 % больше, чем у их товарищей из клеток, бедных на стимулы.

Сперва экспериментальные результаты доктора Даймонд были приняты с крайним скептицизмом, поскольку шли вразрез с господствующими представлениями. Однако вскоре многие другие подхватили ее эстафету.

Так, в 1980-х Брюс МакИв подошел к проблеме с несколько иной стороны[7]. Он поместил в общую клетку две тупайи: одна была доминантным, напористым и пышущим силами грызуном, а другая – низкоранговой и слабой особью. Чтобы лучше понять мизансцену, представьте, что в детстве вас заперли в комнате с самым отвратительным и при этом совершенно непобедимым школьным хулиганом и это соседство продолжалось 24 часа в сутки в течение 28 дней. Слово «стресс» едва ли способно описать всю остроту неприятных переживаний второй тупайи.

Брюс МакИв обнаружил, что месячное пребывание в подобном «психосоциальном аду» вызвало значительное снижение объема нервной ткани в гиппокампе за счет уменьшения числа дендритов. Поскольку гиппокамп ответствен за хранение кратковременной памяти и ее перезапись в долговременную, нужно полагать, это плохо сказалось на умственных возможностях бедного грызуна.

Как стало ясно в следующие десятилетия, провоцирующие сильный стресс или обедненные обстоятельства снижают и количество нервных клеток в гиппокампе, в то время как стимулирующие условия имеют обратный эффект.

Конечно, в работе МакИва речь шла лишь об атрофии дендритов гиппокампа. Тем не менее в сочетании с данными Мэриан Даймонд и в свете множества новых экспериментов, где исследовались изменения в других зонах мозга и в других условиях, к 1990-м годам у нас вырисовалась общая картина.

Пластичность нервных систем стала непреложным научным фактом. Стало ясно и то, что ее масштабы намного больше, чем прежде считалось возможным. К настоящему времени существует уже несколько сотен тысяч работ на эту тему, и каждый год приносит все новые и новые ее примеры изо всех уголков