Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга

Отличия детей от взрослых очевидны, при этом с точки зрения нейробиологии переход из детства во взрослость происходит не плавно, а скорее через резко распахнувшуюся дверь: вот она открыта, а теперь захлопнулась. И после этого никакие крупные перемены уже невозможны.
 
 
Сенситивный период
 
Мы снова возвращаемся к Мэтью, которому удалили одно из полушарий мозга. Такого рода радикальное хирургическое вмешательство (гемисферэктомия) обычно показано детям в возрасте не старше восьми лет. Мэтью тогда было уже шесть, он приближался к предельному для подобных операций возрасту. Ребенку постарше пришлось бы всю жизнь подлаживать выполняемые задачи под свою половинку мозга, вместо того чтобы полагаться на его способность самому приспосабливаться к решению любых задач4.
Момент, когда дверь захлопывается, можно заметить по менее выраженным изменениям в мозге. Вспомним обделенную родительским вниманием Даниэль, дикарку поневоле, которую обнаружила полиция штата Флорида (глава 2). Проведя все детство взаперти в тесной каморке, не зная ни человеческого слова, ни участия, девочка утратила способности к речи, дальнему зрению и нормальному человеческому общению. Перспективы восстановиться совсем печальны для Даниэль, так как нашли ее слишком поздно и карта мира в ее мозге успела застыть.
Случаи Мэтью и Даниэль, хотя и с разных сторон, подтверждают один и тот же тезис: мозг наиболее гибок в начале жизни, пока открыто временное окно, называемое сенситивным, или чувствительным, периодом5. Как только этот период проходит, нейронная картография тяжелее поддается переменам.
Как следует из случая Даниэль, детскому мозгу в сенситивный период требуется постоянно слышать человеческую речь. Без этого входного потока данных нейронам никогда не научиться схватывать базовые представления о языке. А что происходит, если ребенок от рождения страдает глухотой, спросите вы. А я отвечу так: если родители не скупясь демонстрируют ребенку язык жестов, его мозг образует корректные связи для такой коммуникации. И кроме того, глухой младенец пустит в ход ручонки и будет «лепетать» ими в попытках повторить виденные у родителей знаки речи — точно так же, как лепечет ребенок с нормальным слухом, который слышит вокруг себя человеческую речь и пробует свои голосовые связки6. Если малыш получает из внешнего мира входные данные, которые следует уловить и усвоить, он будет делать это — при условии, что поступают они в чувствительный период. Но стоит двери захлопнуться, и все — постигать основы коммуникации поздно.
Таким образом, для развития способности к общению, а также к усвоению нюансов речи, включая акцент, существует определенное временное окно7. Например, в речи уже упоминавшейся в главе 1 актрисы Милы Кунис иностранный акцент незаметен, когда она говорит на американском английском, хотя родилась и до семи лет жила на Украине, не зная по-английски ни слова. Противоположный пример — Арнольд Шварценеггер, который c двадцати лет обретается в Голливуде и вращается в американской кинематографической тусовке, однако без всякой надежды изжить австрийский акцент. С точки зрения зрелости мозга он слишком поздно начал разговаривать на английском. В целом, попав в новую страну в первые семь лет жизни, вы будете говорить на языке этой страны так же бегло, как ее жители, поскольку ваше окно чувствительности к поступающим звукам все еще открыто. Если же вы иммигрировали в возрасте от восьми до десяти лет, вам будет чуть труднее ассимилироваться в плане языка, но говорить вы будете почти без акцента. А если вы переехали в другую страну в возрасте больше десяти лет, у вас, как у Арнольда, беглость речи, скорее всего, так и останется уровнем ниже, и к тому же сохранится акцент, выдающий ваше происхождение. Способность усваивать звуковые обычаи другой культуры открыта примерно в первые десять лет жизни.
Выше мы уже видели, как использовать силу принципа конкуренции для выправления врожденного косоглазия: на здоровый глаз поместить накладку, а слабому дать возможность отвоевать оттяпанную сильным глазом кортикальную территорию. Но обратите внимание, что закрывать здоровый глаз имеет смысл только в сенситивный период — до шести лет, а иначе будет поздно: зрение уже никогда не поддастся восстановлению8. По достижении шести лет грунтовые проселочные дороги в мозге превращаются в заасфальтированные шоссе и никаких перемен уже не допускают.
То же касается слепоты. Как мы уже знаем, наибольший захват зрительной коры соседями-конкурентами наблюдается у слепорожденных, в меньшей степени — у потерявших зрение в раннем детстве, и еще в меньшей — у людей, ослепших в более поздние годы жизни (глава 3). Мозг с большей легкостью обрабатывает входные данные, изменившиеся в более раннем периоде. Этот принцип можно рассматривать и с позиций продуктивности. Чем больше захват зрительной коры, тем лучше индивид способен запоминать списки слов, поскольку прежняя кора теперь частично переключена на улучшение запоминания9. Установлено, что способность к запоминанию наиболее развита у незрячих с рождения. Вторыми по силе памяти выступают те, кто лишился зрения в раннем детстве, а самые незначительные успехи наблюдаются у людей, потерявших зрение в более позднем возрасте10. Временной фактор играет здесь большую роль.
Эти знания очень важны хирургам, когда они оценивают возможные варианты лечения. Хирургическое вмешательство с целью устранения закупорки сосудов глаза может привести к разным исходам в зависимости от возраста пациента: те, кто помоложе, способны с легкостью восстанавливать зрительное восприятие, а для пациентов более старшего возраста такой результат нетипичен. Дело в том, что у людей, длительное время лишенных зрения, повторное подключение потока визуальных данных в затылочную кору в ряде случаев нарушает нормальную работу осязательной и слуховой систем11.
Вернемся к эксперименту с подключением зрительных нервов хорька в слуховую кору (глава 4). Хотя визуальная информация поступала в непривычную область, кора нашла способ анализировать эти данные. Однако обратите внимание, что трансформация слуховой коры оказалась неполной: в итоге визуальная нейронная сеть в ней установилась несколько беспорядочнее, чем в зрительной коре, и это указывает на вероятность, что слуховая кора исходно оптимизирована под несколько другой тип входных данных12. Возможно, так происходит потому, что способность коры к изменениям уравновешивается по крайней мере некоторой генетической предрасположенностью. Но одинаково вероятно и другое объяснение: на момент экспериментальной хирургической манипуляции в слуховой коре хорька уже накопилось какое-то количество данных об окружающих звуках. Если бы зрительные волокна удалось подсоединить к ней на самой ранней стадии развития (скажем, в утробе, что в настоящее время невозможно), вполне вероятно, что слуховая кора полностью трансформировалась бы в зрительную.
Влияние временных рамок развития обнаружено для всех органов чувств. Помните, как подстраивается карта тела, если индивид теряет палец или когда ребенок начинает обучаться игре на новом музыкальном инструменте? В целом подобные изменения в большей степени происходят в молодом мозге, чем в возрастном. Как Мила Кунис, обязанная своей чистой речью тому, что выучила английский язык в семь лет, так и Ицхак Перлман стал выдающимся скрипачом, потому что с ранних лет держал в руках скрипку. Начни вы играть на скрипке в подростковом возрасте, вам ни за что не удалось бы подняться до уровня выдающегося исполнителя. Даже если вы проявите чудеса усердия и будете репетировать столько же, как и Ицхак Перлман, ваш мозг все равно станет отставать: к моменту вашего первого юношеского пиццикато он уже слишком упрочился, чтобы гибко меняться.