Знание-сила, 2006 № 02 (944)

Еще одна новая, появившаяся в последнее время гипотеза по-новому объясняет механизм научения. Раньше считалось, что при обучении какому-либо поведению в нервной системе возникают контуры повышенной проводимости, по которым сигнал бежит с меньшим сопротивлением. В настоящее время постепенно распространяется другая точка зрения. Согласно новой концепции, при научении происходит не изменение проводимости, а появление групп совместно активирующихся нейронов. Один раз возникнув, такая группа сохраняется навсегда. "Приняв решение" "играть в данной команде", нейрон остается верен ей на всю жизнь. При обучении новому поведению либо формируется совершенно новая команда, либо какая-то из уже существующих приобретает новую функцию. Нейроны, работающие в одной команде, совершенно не обязательно находятся рядом. Главное — это их совместная активация.

Регистрация электрической активности отдельных нейронов показывает, что у разных животных при выполнении одинаковых операций активны нейроны, расположенные в различных местах. Новая теория позволяет также объяснить распределенный характер памяти. Еще в 50-х годах XX века Карл Лэшли пытался найти в мозгу животных то место, где хранятся следы памяти — энграммы. Он потерпел поражение, найти именно то место, куда "записываются" результаты научения, не удалось. Чтобы обойти эту трудность, его ученик Дональд Хебб создал теорию долговременной и кратковременной памяти. Он считал, что кратковременная память — это активный процесс, не оставляющий следов, а долговременная память обусловлена структурными изменениями в нервной системе. Подробнее про память мы поговорим в одном из следующих номеров, сейчас нам важнее главное свойство памяти — ее распределенность. Раз образовавшись, "команда" нейронов не исчезает. При обучении новым задачам старые "команды" приобретают новую специализацию, возникают новые "большие трудовые коллективы". История жизни у каждого животного и человека своя — в течение жизни у каждого индивидуума складываются свои, только ему присущие ансамбли нейронов. Вася и Петя хотя и учатся в одном 1 "Б" писать палочки, делают это по-разному, на основе разных нейронных ансамблей. Васину тетрадь трудно отличить от Петиной, обе полны кривых палочек — результат поведения одинаковый. А нейронная его основа разная, поскольку — разный жизненный опыт школьников.

Таким образом, новое поведение требует "вербовки новых членов команды" — специализации новых нейронов. Откуда же берутся эти новые нейроны, ведь нервные клетки не размножаются? Народная мудрость права, нервные клетки не восстанавливаются. Зрелый, специализированный нейрон не может делиться — он может или продолжать жить, или умереть. К счастью, кроме специализированных нейронов, уже участвующих в каких- либо ансамблях, в мозгу полно "молчащих", неспециализированных нервных клеток. Они не вовлечены ни в какую команду, "сидят на скамейке запасных". Теперь нас не должно удивлять, что в мозгу гораздо больше нервных клеток, чем требуется для обеспечения существующего поведения — мало ли что в жизни будет, запас карман не тянет.

Ну и, вопреки расхожему мнению, нервные клетки размножаются. Не те, конечно, которые участвуют в обеспечении важных функций, а небольшая группа резервных клеток.

Новые нейроны образуются постоянно. И у ник есть выбор: или приобрести специализацию, или умереть. Приобретают специализацию нейроны при обучении новому, все равно чему. У животных — новому повелению, у человека — новым задачам, новым навыкам. Клетка, образовавшая ансамбль с другими нейронами, продолжает жить. Не образовавшая умирает. В опытах на крысах показано, что у животных, живущих в богатой среде и постоянно случающихся новым навыкам, вновь образовавшиеся нейроны продолжают жить и участвуют в обеспечении нового повеления. Тогда как у крыс, живущих в стандартной бедной раздражителями клетке, новые нейроны быстро умирают. Здесь действует принцип "используй или потеряешь", "to use or to lose". Точно так же отвечающие за речь зоны коры больших полушарий человека, не слышавшего в должном возрасте человеческого языка, подвергаются редукции. Не установив из-за недостатка стимуляции новые связи, нейроны умирают, и речь таких людей не станет взрослой никогда. В описанном Чуковским возрасте "от двух до пяти" идет процесс установления связей между новыми нейронами, определяющий всю последующую речь человека.

Не только обучение языкам — любая умственная работа поддерживает мозг в рабочем состоянии, обеспечивает жизнь новых нервных клеток. Американские исследования показали: чем больше люди в возрасте от 40 до 60 лет смотрят телевизор, тем выше для них риск заболеть болезнью Альцгеймера — старческим слабоумием. И вывод здесь не в том, что телевизор сводит их с ума, просто просмотр телевизора не требует вообще никакой умственной работы. И мозг, который никто не использует, постепенно деградирует. Как пишут сами авторы работы, "если вы не пользуетесь своим мозгом, то скоро забудете самые простые вещи". Так что решайте в метро кроссворды, они гораздо эффективнее таблеток.

Более того, есть специальные нейроны, активные только в ситуациях обучения какому-либо поведению. Их даже специально назвали "нейроны новизны": по мере того, как новое умение становится для животного привычным, активность этих нейронов исчезает. Раз есть такие нейроны, значит есть такая система, отвечающая за обучение новому, если бы ее не было, другие работающие системы "растащили" бы нейроны, которыми "никто не пользуется". Эти нейроны активны при исследовательском поведении, которое отмечается у многих животных. Исследование — процесс как необходимый, так и сам по себе приятный для многих животных. Иначе зачем бы они играли с предметами, которые никак нельзя использовать — ни съесть их невозможно, ни испугаться их.

Чем сложнее животное, тем более развито у него исследовательское поведение. Человекообразные обезьяны на воле способны использовать не только палки, с которыми они знакомы в природе. Джейн Гудолл описывает самца шимпанзе, который возвысился в иерархии своей группы при помощи железных канистр. Шимпанзе Майкл обратил внимание на устрашающий звук, который издают две канистры, если ими стучать друг об друга. Стуча канистрами, он так перепугал своих сородичей, что они признали его главным. Так исследовательское поведение Майкла принесло ему прямую практическую пользу.

Кстати, один из тестов, применяемых для определения умственных способностей человека, как раз и состоит в том, чтобы придумать новые применения для давно знакомых предметов. Человек, который придумал, что кирпич можно использовать не только для строительства дома, но и как столик для мышек, набирает больше очков в таком тесте.