Станислас Деан - Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Увы, в подобных баснях нет никакой нужды, ибо такие ситуации довольно регулярно возникают во всех странах мира: глухие дети рождаются везде. Если им не помочь, они навсегда останутся пленниками молчания. Сегодня мы знаем, как важно уже на первом году жизни обеспечить им необходимую речевую стимуляцию. Это может быть либо язык жестов, который представляется наиболее естественным (жестовые языки – это реальные языки, и дети, которые на них говорят, развиваются вполне нормально), либо обычный язык, если ребенку установлен кохлеарный имплантат, частично восстанавливающий слух. Опять-таки, как показывают исследования, действовать необходимо быстро 141: у детей, которым ставят имплантаты позже восьми месяцев, наблюдаются перманентные дефициты в области синтаксиса. В частности, они плохо понимают предложения, в которых некоторые элементы переставлены местами. Это явление получило название «синтаксического движения». В предложении «Покажи мне девочку, которую расчесывает бабушка» не всем детям очевидно, что первое существительное «девочка» на самом деле является объектом глагола «расчесывает», а не его субъектом. Дети, получившие кохлеарный имплантат в возрасте старше одного или двух лет, не понимают такие предложения и не могут выбрать между картинкой, на которой бабушка расчесывает волосы девочки, и картинкой, на которой девочка расчесывает волосы бабушки.

Судя по всему, раннее детство – важная фаза для развития синтаксического движения: в отсутствие каких-либо лингвистических взаимодействий пластичность мозга для этого аспекта синтаксиса начинает снижаться уже к концу первого года жизни. Вспомните малышей, чуть не умерших в Израиле в 2003 году: нескольких недель тиаминовой депривации оказалось достаточно, чтобы они навсегда утратили чувство синтаксиса. Аналогичные результаты получены в исследованиях, посвященных детям-маугли и детям, подвергшимся жестокому обращению. В числе первых прежде всего следует упомянуть знаменитого Виктора из Аверона (ок. 1788–1828), в числе вторых – маленькую американскую девочку Джини, прожившую в кладовке более тринадцати лет. Как только Виктор и Джини вернулись к цивилизации, они начали говорить и даже приобрели некоторый словарный запас, однако в совершенстве овладеть грамматикой им так и не удалось.

Таким образом, изучение языка – прекрасный пример сензитивных периодов у человека, причем как для фонологии, так и для грамматики. Кроме того, это отличная иллюстрация модульной организации мозга: в то время как способности к овладению грамматикой и звуками языка заметно снижаются, другие функции – например, способность заучивать новые слова и их значения – остаются сохранными на протяжении всей жизни. Именно эта остаточная пластичность позволяет нам в любом возрасте запоминать значения новых слов ( факс, iPad, мем, гик ) и юмористических неологизмов ( простыяло – летнее одеяло из простыни, хвастограммить — хвастаться красивой жизнью в социальных сетях, Абсурдистан — страна, в которой происходит что-то нелепое или несуразное). К счастью, что касается расширения словарного запаса, взрослый мозг продолжает демонстрировать определенный уровень пластичности на протяжении всей жизни, хотя биологическая причина, по которой это происходит, в настоящее время неизвестна.

Почему синаптическая пластичность снижается? Изучение биологических механизмов открытия и закрытия сензитивных периодов является одним из основных направлений исследования в современной нейробиологии 142. Закрытие сензитивного периода, по-видимому, тесно связано с балансом между возбуждением и торможением. У детей возбуждающие нейроны созревают быстро, а тормозящие – медленнее. Некоторые нейроны, содержащие особый белок парвальбумин, постепенно окружают себя твердой матрицей – так называемой перинейрональной сетью. По мере увеличения ее плотности синапсы перестают формироваться и теряют подвижность, в результате чего никаких изменений в соответствующих нейронных сетях уже не происходит. Если бы мы могли освободить нейроны от этой смирительной рубашки, например, с помощью флуоксетина (более известного как Прозак), синаптическую пластичность, вероятно, удалось бы восстановить. Предполагается, что это может помочь в лечении инсульта, жертвам которого приходится заново учиться утраченным навыкам.

Немаловажную роль в закрытии сензитивного периода играют и другие факторы. Например, белок под названием Lynx1 нейтрализует действие ацетилхолина. В итоге ацетилхолин, который обычно сигнализирует о событиях, представляющих интерес, и усиливает синаптическую пластичность, теряет свое влияние на сети зрелых нейронов. Некоторые исследователи пытались восстановить пластичность, воздействуя на Lynx1 либо генетически, либо фармакологически, с помощью механизмов ацетилхолина, и добились весьма многообещающих успехов в экспериментах на животных.

Другой способ восстановить пластичность состоит в деполяризации нейронов и их приближении к порогу возбуждения с помощью электрического тока 143. В результате возбудимая сеть легче активируется и легче поддается модификациям. Эта новая терапия – источник больших надежд для пациентов с тяжелой депрессией: иногда слабых разрядов тока, подаваемых через кожу головы, оказывается достаточно, чтобы вернуть их на правильный путь.

Но почему нервная система вообще ограничивает пластичность? Почему после завершения сензитивного периода дальнейшие изменения в системах мозга становятся невозможны? В этом должен быть некий эволюционный смысл. Моделирование нейронных сетей показывает, что нейроны низших уровней зрительной иерархии быстро приобретают простые и воспроизводимые рецептивные поля – например, детекторы контура. Вполне вероятно, что дальнейшее их обновление и совершенствование бесполезно: этот тип детектора и так близок к оптимальному. Кроме того, изменение организации низших сенсорных областей – фундамента, на котором зиждется все восприятие, – может привести к хаосу в областях более высокого уровня. С этой точки зрения спустя несколько месяцев разумно оставить эти сенсорные нейроны в покое. Возможно, именно поэтому эволюция обеспечила нас механизмами, блокирующими дальнейшие изменения в сенсорных областях на более ранней стадии развития, чем в высших ассоциативных областях.

Хорошая новость заключается в следующем: поскольку со временем наши нейронные сети «застывают», стабильный, бессознательный синаптический след того, что мы усвоили в детстве, сохраняется на всю жизнь. Даже если позже эти ранние приобретения устаревают (например, за счет новых знаний), они навечно остаются запечатленными в самой ткани головного мозга. Замечательный пример – дети, которым приходится учить второй родной язык. Во второй половине XX века Корея была одной из стран, в которых массово прибегали к международному усыновлению. В течение сорока лет (с 1958 года) было усыновлено почти 180 тысяч корейских детей, подавляющее большинство которых (около 130 тысяч) попали в другие страны (более 10 тысяч – во Францию). В парижском исследовательском центре мы с Кристофом Паллье обследовали двадцать из них (уже во взрослом возрасте). Прибыв во Францию в возрасте от пяти до девяти лет, наши испытуемые практически не помнили родной страны (за исключением нескольких обонятельных воспоминаний, главным образом связанных с запахами пищи). Сканирование показало, что их мозг ведет себя так же, как мозг ребенка, родившегося во Франции 144: речевые области в левом полушарии активно реагировали на французские предложения и совсем не реагировали на корейские (во всяком случае, не больше, чем на любой другой неизвестный язык, скажем, японский). Казалось, что на лексическом и синтаксическом уровнях новый язык полностью вытеснил старый.