Джон Арден - Укрощение амигдалы и другие инструменты тренировки мозга

В еще одном эксперименте, посвященном изучению нейропластичности, участвовали музыканты, играющие на струнных инструментах. Исследователи выясняли, изменилась ли у них структура мозга для выделения дополнительного пространства для их навыка. У музыкантов и не-музыкантов не наблюдалось существенных отличий в том, какой участок сенсомоторной зоны (области в центральной части мозга, отвечающей за движения и физическое восприятие) контролировал пальцы правой руки (у музыкантов-правшей).

При этом наблюдались значительные различия в размере участка мозга, отвечавшего за пальцы левой руки (у музыкантов-правшей). Для игры на струнном музыкальном инструменте пальцы руки со стороны грифа (у правшей – левой) должны быть гибкими и натренированными. Участок коры мозга, контролирующий эти пальцы, был значительно больше у музыкантов, чем у не-музыкантов. Эта разница оказалась еще заметнее у людей, начавших занятия музыкой в возрасте до 12 лет. Хотя нейропластичность, обусловленная выполнением определенного действия, возможна и во взрослом возрасте, она проявляется тем сильнее, чем раньше человек начал играть на музыкальном инструменте и чем дольше он практикуется.

Менять структуру мозга посредством нейропластичности способны не только практические действия, но и одна лишь мысль об этих действиях, их визуализация. Например, ученые продемонстрировали, что простая визуализация игры на пианино стимулирует изменение участка мозга, отвечающего за движение пальцев при настоящей игре на пианино. Таким образом даже мысленная тренировка может способствовать перенастройке мозга.

Усиление синаптической передачи между двумя нейронами, сохраняющееся на протяжении длительного времени после воздействия на синаптический проводящий путь, называется долговременной потенциацией (ДВП). В результате этого процесса усиливается нейронная связь между клетками, и они становятся более способными к совместному активизированию в будущем. Таким образом, процесс ДВП относительно длительный.

В результате ДВП происходит усиление сходства между нейронами за счет изменения их электрохимического взаимодействия. На стороне передачи синапса увеличивается количество глутаминовой кислоты (возбуждающего нейромедиатора), вследствие чего на стороне приема происходят такие изменения, чтобы принять большее ее количество. Напряжение на стороне приема в состоянии покоя увеличивается, в результате притягивается больше глутаминовой кислоты. Если синаптическая связь между этими нейронами продолжает сохраняться, в работу вступают гены этих нейронов для создания инфраструктуры и укрепления этой связи.

Одним из наиболее важных элементов процессов нейропластичности и нейрогенеза является нейротрофический фактор мозга (BDNF, от англ. brain-derived neurotrophic factor ) белок человека, кодируемый геном BDNF, способствующий росту клеток. BDNF помогает создать, вырастить и сохранить инфраструктуру клеточной сети. Сегодня это одна из наиболее актуальных областей исследования в нейрофизиологии, и более тысячи статей уже написаны об удивительных функциях данного белка. Многие даже называют его «чудом роста», так как при попадании в клетки он стимулирует их рост. Эта способность была наглядно продемонстрирована в эксперименте, в ходе которого исследователи распылили BDNF на нейроны в чашке Петри. И у нейронов появились новые отростки: подобное происходит в мозге в процессе обучения и развития.

Механизм действия BDNF бывает разным. Он может действовать внутри клетки и активировать гены, повышающие выработку белков, серотонина и даже BDNF. Он может присоединяться к рецепторам синапса, стимулируя поток ионов, что ведет к повышению напряжения и усилению способности образовывать синаптические связи между нейронами. В целом BDNF предотвращает отмирание клеток, повышает их жизнеспособность и скорость роста. Активизация BDNF происходит опосредованно с помощью глутаминовой кислоты. BDNF повышает выработку внутренних антиоксидантов и защитных белков, а также стимулирует процесс ДВП, лежащий в основе нейропластичности.

ДВП и BDNF работают в одной связке. Исследователи, изучающие функции мозга у разных животных, продемонстрировали, что стимулирование процесса ДВП посредством обучения способствует повышению уровня BDNF. Когда ученые снизили уровень BDNF, уменьшилась и способность мозга к ДВП.

Использование нейронных связей укрепляет их, а бездействие ослабляет. Старые связи, не поддерживающиеся за счет взаимодействия, распадаются.

Точно так же, как мозгу требуется механизм ДВП, усиливающий нейронные связи, чтобы сохранить способность помнить, ему нужен механизм, обеспечивающий забывание. Процесс, известный как долговременное ослабление, или долговременная депрессия (ДВД), помогает избавиться от вредных привычек. (Обратите внимание, что этот процесс никак не связан с эмоциональным состоянием под названием «депрессия».) Процесс ДВД способствует ослаблению нейронных связей, поддерживающих старые привычки. Ослабление старых нейронных связей обеспечивает большее количество доступных нейронов для формирования новых нейронных связей с помощью механизма ДВП.

Чтобы понять этот принцип, задумайтесь о том, что наличие у человека акцента зависит от возраста, в котором он учит язык. Если учить язык в возрасте 20–30 лет, скорее всего, у человека будет проявляться акцент, обусловленный влиянием родного языка. Если же учить иностранный язык в возрасте до 10 лет, то акцента может не быть совсем. При изучении иностранного языка во взрослом возрасте в мозге продолжают активироваться те же самые нейронные связи, которые сформировались для произношения определенных звуков, даже когда человек старается произносить другие, хотя и похожие звуки.

Чем больше человек общается с теми, у кого нет акцента, тем выше вероятность, что он также избавится от неправильного произношения. Например, мои родители выросли недалеко от Бостона. Через несколько лет после моего рождения семья переехала на запад. Постепенно у моих родителей пропал бостонский акцент – по мере того, как они общались с людьми, переехавшими на запад из разных уголков страны, или с теми, кто там вырос.

Изменения в мозге происходят гораздо быстрее, когда вы генерируете новые идеи, чем когда учите иностранный язык или стараетесь избавиться от акцента. Определенные участки мозга способны быстро обрабатывать и анализировать информацию, чтобы принятие решений не растянулось на часы или даже дни.

Открытие веретенообразных клеток (или веретенообразных нейронов ) привлекло внимание к способности людей быстро принимать эффективные решения. Веретенообразные нейроны обнаруживаются в большом количестве в передней поясной коре мозга. Эти нейроны позволяют быстро передавать разноплановую информацию; подобного процесса не наблюдается ни у одного другого вида. Веретенообразные клетки обеспечивают уникальный интерфейс между мыслями и эмоциями. Они поддерживают способность человека длительное время сохранять концентрацию внимания и самоконтроль. Они обеспечивают гибкость принятия быстрых, но взвешенных решений в сложных эмоциональных ситуациях.