Страница 8 из 9
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.
Пластичность головного мозга в зрелом возрасте
Благодаря эволюционной пластичности под влиянием опыта происходит моделирование развивающихся структур головного мозга, и это может продолжаться примерно до 25 лет. Другой тип пластичности – пластичность головного мозга в зрелом возрасте. Поскольку каждый раз, когда мы получаем новые знания или развиваем свои умения, в структуре мозга происходят устойчивые биологические изменения, определенная способность к изменениям присуща мозгу в любом возрасте. Тем не менее эти два вида пластичности различаются{49}.
Во-первых, пластичность мозга в зрелом возрасте, в отличие от эволюционной пластичности, не вносит фундаментальных изменений в структуру головного мозга. Эволюционная пластичность предполагает рост новых клеток мозга и формирование новых связей. Пластичность мозга в зрелом возрасте подразумевает лишь незначительные изменения уже существующих связей. Это похоже на разницу между обучением чтению (навык, меняющий жизнь человека) и чтением новой книги (изменение не столь радикальное).
Во-вторых, пластичность мозга в зрелом возрасте характеризуется тем, что системы мозга в меньшей степени способны к изменениям. Под влиянием внешнего опыта развивающийся мозг химически предрасположен к изменениям{50}, как влажная глина, в то время как зрелый мозг сопротивляется изменениям, как та же самая глина, но уже застывшая. Именно по этой причине у человека не улучшаются зрение или слух после того, как он вырос из младенческого возраста, и поэтому детям проще, чем взрослым, научиться кататься на скейтборде или серфе. К тому времени, когда человек взрослеет, системы головного мозга, отвечающие за зрение, слух, координацию движений, уже сформировались и «застыли». Выучить иностранный язык также проще в подростковом возрасте, чем в зрелом, когда системы мозга, отвечающие за развитие языковых навыков, уже сформировались.
Наконец, так как способность к изменениям у развивающегося мозга выше, на него может оказывать влияние гораздо более широкий спектр внешнего опыта, чем на зрелый мозг. Когда головной мозг находится в стадии развития, его формирование происходит под влиянием такого опыта, который мы даже не осознаем. В зрелом возрасте нужно уделять внимание получаемому опыту, чтобы он оказал ожидаемое влияние.
Развивающийся мозг формируется под влиянием как пассивного созерцания, так и активного опыта{51}. Это значит, что до момента полной зрелости головного мозга на человека оказывает устойчивое влияние любой опыт – и положительный, и отрицательный, осознает ли он это или нет. Неудивительно, что воспоминаний из подросткового периода у человека обычно больше всего. Хотя я не старался намеренно запомнить зеленые колготки той девочки или поездку домой с коробкой пиццы на коленях, эти картинки и ощущения, которые они вызвали, глубоко запечатлелись в моей памяти в этом возрасте. Пластичность мозга в подростковом периоде не объясняет, почему каждый из нас запоминает конкретные моменты своей юности, но может объяснить преобладающее число этих воспоминаний[7].
Пластичность мозга локальна
Формирование мозга происходит постепенно. Разные системы мозга развиваются в разное время и имеют разные периоды эволюционной пластичности, которые иногда называют «сензитивными периодами»{52}. Системы мозга, которые отвечают за базовые способности человека, например способность видеть, слышать, обучаться, характеризуются ранними и краткими сензитивными периодами, обычно в течение первых нескольких месяцев жизни. Системы мозга, которые регулируют способности более высокого уровня, например языковые навыки или эмоциональную привязанность к родителям, имеют более поздний и продолжительный период пластичности, как правило, охватывающий первые два года жизни.
Системы головного мозга, контролирующие способности высшего уровня, например логического мышления, планирования, многие аспекты саморегуляции, имеют гораздо более длительный период пластичности. Многие аспекты этих систем обретают полную зрелость к возрасту 20 или даже 25 лет{53}.
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).
6
Название происходит от английского глагола to prune – прореживать, подрезать ветви (кустарника, дерева). Прим. перев.
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.
49
Анджелина Лиллард и Алев Эризир. Старые собаки учат новые трюки: нейропластичность мозга после подросткового периода (Old Dogs Learning New Tricks: Neuroplasticity Beyond the Juvenile Period), Developmental Review 31, no. 4 (2011), 207–39.
50
Линда Патиа Спир. Нейробиологическое развитие в подростковом возрасте (Adolescent Neurodevelopment), Journal of Adolescent Health 52, no. 2, sup. 2 (2013), S7–S13.
51
Анджелина Лиллард и Алев Эризир. Старые собаки учат новые трюки.
7
Почему же тогда мы так плохо помним события первых лет жизни, если способность мозга к изменениям также очень высока в младенческом возрасте? У очень немногих людей сохраняются воспоминания о периоде их жизни до трех лет. Есть предположение, что формирование новых нейронов в младенчестве, происходящее в участке мозга под названием гиппокамп, важном для консолидации памяти, стирает информацию о ранее произошедших событиях (развитие новых нейронов значительно замедляется после первых лет жизни). Иными словами, в младенческом возрасте один тип пластичности (развитие новых нейронов) нейтрализует эффект другого типа (развитие новых нейронных связей).
52
Шэрон Фокс, Пэт Левитт, Чарльз Нельсон III. Как время и качество раннего опыта влияют на развитие архитектуры мозга (How the Timing and Quality of Early Experiences Influence the Development of Brain Architecture), Child Development 81, no. 1 (2010), 28–40.
53
Линда Спир. Нейробиологическое развитие в подростковом возрасте (Adolescent Neurodevelopment).