Дэвид Иглмен - Живой мозг

Приведенная аналогия должна подсказать вам, что механизм пробуждения подспудно существующих связей направлен на то, чтобы устранить ранее подавлявшие их сильные связи. Если вернуться к терминам неврологии, то предыдущие связи создавали латеральное торможение, то есть подавляли активность ближайших соседей16. Когда первоначальные входные сигналы затихают (даже на короткое время, скажем при анестезии кисти руки или из-за повязки на глазах), перемены наступают быстро. Иногда — из-за изменений в коре, в других случаях — от растормаживания уже существующих соседних связей между таламусом и корой17. Иными словами, в результате растормаживания широко представленные, но до времени спящие отростки нейронов становятся функционально работоспособными.

Выявлять такие соединения возможно только потому, что мозг наделен избыточным количеством перекрестных связей. При рождении избыточность высока, но с возрастом снижается. Например, давайте проверим, как подействует на индивида громкий зуммер, а предварительно поместим ему на голову электроды (метод электроэнцефалографии), чтобы измерить реакцию мозга. У взрослого здорового человека зуммер спровоцирует электрический ответ, который можно измерить непосредственно в слуховой коре, при этом в зрительной коре зафиксируется слабая реакция или вообще никакой реакции не последует. А теперь сравним это с реакцией полугодовалого младенца: она будет примерно одинаковой силы и в слуховой, и в зрительной коре. Знаете почему? Потому что избыточность нейронных связей в мозге младенца означает, что слуховая кора мало отличается от зрительной18. В возрасте между шестью месяцами и тремя годами сила измеримой реакции на звуковой сигнал в зрительной коре постепенно снижается. Перегруженный связями в начале существования мозг со временем обрезает лишние. Однако первоначальные перекрестные связи исчезают не полностью. Даже во взрослом мозге первичные слуховые нервные волокна всё еще напрямую подключены к первичной зрительной коре, и наоборот19. Перекрестная «прошивка» мозга первичными нервными волокнами позволяет при необходимости оперативно перепрофилировать области коры (перенаправлять потоки входных сигналов на запасные проводящие пути).

Перемены в мозге происходят не только за счет пробуждения спящих нейронных связей. В более длительном временн о м масштабе мозг применяет другую уловку: отращивает аксоны в новые области, после чего там пышным цветом расцветают нейронные связи20. Если вернуться к аналогии с друзьями, то представьте, что вы всё активнее обмениваетесь посланиями с теми знакомыми, с которыми прежде мало общались. Учитывая, что после разрыва с прежними друзьями в вашем «социальном календаре» зияют пустоты, вы охотно принимаете приглашения от неблизких знакомых и открываетесь для новой дружбы, которой раньше не было места в ваших плотных дружеских отношениях. Точно так же обстоят дела и с мозгом: дайте ему достаточно времени, и отрубленные от связей области мозга раскинут ветвистые побеги новых нейронных связей21.

Подведем итог: общий принцип реорганизации мозга построен на скрытом присутствии огромного множества спящих связей. В обычном случае они заторможены и более или менее ни на что не влияют. Но при необходимости их можно пробудить. Благодаря этому скрытому резерву мозг способен быстро реагировать на изменения входных сигналов. Вместе с тем количество спящих связей ограничено, и потому для более длительных и широких перемен он применяет другой подход: если окажется, что краткосрочные перемены полезны, то за ними в конечном счете последуют долговременные изменения (образование новых синапсов и аксонов).

Наряду с этими двумя подходами еще один помогает системе формировать себя — смерть.

Если задуматься, как Микеланджело ваял один из своих скульптурных шедевров, легко представить, что он создавал его из мрамора, скрупулезно, фрагмент за фрагментом, вырезая каждый палец, нос, лоб, струящиеся складки одежды. Но вспомним, что все начиналось с огромной цельной глыбы, и скульптура возникала под его резцом за счет удаления лишнего, а никак не добавления нового. Секрет гениальных творений Микеланджело кроется в его умении разглядеть сокрытые в каждой глыбе мрамора фигуры и открыть их миру.

Такой же принцип применяет мозг для долговременных изменений. Нейроны проживают свои маленькие жизни в беспрерывном поиске правильного места. Они во все стороны выпускают щупальца и, если встречают положительную реакцию, продолжают в том же духе, а сталкиваясь с холодным приемом, стараются попытать счастья с другими нейронами по соседству. Если же получить положительную обратную связь не удается, нейроны в определенный момент понимают, что для них просто нет места в сети.

Существуют два вида гибели клеток. Если клетки не получают питательных веществ (скажем, из-за закупорки артерии ткань лишается притока крови), они умирают неаккуратно — продукты воспаления распространяются наружу и наносят ущерб соседним тканям. Этот патологический процесс называется некроз. Второй вид клеточной смерти — апоптоз: клетки по сути совершают самоубийство — закрывают лавочку, приводят свои дела в порядок и сами себя съедают. Апоптическая смерть клеток не так уж плоха. В сущности, это механизм, посредством которого нервная система сама себя выстраивает. В процессе эмбрионального развития траектория движения от перепончатой конечности к четко выраженным пальцам обеспечивается отсечением лишних клеток, а не их добавлением. Те же принципы применимы и к построению мозга. В процессе развития организм продуцирует на 50 % больше нейронов, чем нужно. Массовое их вымирание — стандартная рабочая процедура.

Рак — проявление пластичности, при которой что-то пошло не так

Не исключаю, что пути изучения онкологических заболеваний на современном этапе в какой-то момент пересекутся с нашими исследованиями пластичности мозга.

Представлю вам схематичную картинку возникновения рака: в клетке происходит мутация, принуждающая ее снова и снова делиться. При такой бесконтрольной репликации клетки накапливаются, вырастают в опухоль и нарушают работу остальной системы.

В реальности рак гораздо сложнее, чем я описал. В самой опухоли миллиарды клеток конкурируют за выживание, причем раковые клетки бывают очень непохожи друг на друга. Как и клетки мозга, они тоже обречены на вечное соперничество в борьбе за выживание. При ограниченном запасе питательных веществ каждая клетка старается урвать свое, чтобы выжить. При типичном раке мутация клетки дает ей незначительное преимущество в горниле смертельной конкуренции22, позволяющее слегка опережать ближайших соседей. Однако как только клетка-мутант реплицируется, ее копии сами вступают в конкурентную борьбу. Возникают новые мутации, носители которых получают новое, более значительное преимущество и в итоге могут конкурировать еще немного успешнее. Таким образом, конкурентная борьба продолжается, развивается, рождает еще более сильных воинов — до тех пор, пока раковая опухоль в конце концов не убьет своего хозяина.