Правила мозга. Что стоит знать о мозге вам и вашим детям

Медина Джон

Здесь очень тесно, невероятно тесно, даже неуютно. На всем пути нам придется пробираться через множество перемычек – протеиновые кораллы, представляющие собой скелет нейрона. Благодаря этим густым образованиям нейрон имеет трехмерную структуру. Большинство частей скелета находится в постоянном движении – поэтому мы должны будем постоянно уклоняться. Миллионы молекул спокойно плывут навстречу нашему кораблю, но с интервалом в несколько секунд его начинает трясти от электрических разрядов. Не станем здесь задерживаться.

Заплыв

Мы покидаем обитель нейрона. Опасные заросли белка сменились затопленным каньоном, спокойным и бездонным, по которому нас несет течение.

Вдали виднеются другие нейроны. Мы находимся в области между двумя нейронами, которая называется синаптической щелью, и первое, что бросается в глаза, – мы здесь не одни. Мы плывем в окружении множества стаек крошечных молекул. Они вышли из нейрона, в котором мы только что побывали, и теперь, беспорядочно двигаясь, стремятся к следующему, виднеющемуся впереди. Через несколько секунд они разворачиваются и устремляются снова в сторону нейрона, который только что покинули. И он мгновенно поглощает их. Эти стаи молекул называются нейротрансмиттерами и представляют собой молекулярные частицы. Как крошечные курьеры, они служат для передачи информации между нейронами внутри каньона, или, правильнее сказать, синаптической щели. Клетки, обеспечивающие их выход, называются пресинаптическими нейронами, а клетки, которые их впускают, – постсинаптическими нейронами.

Обычно нейроны выделяют химические вещества в синапс вследствие реакции на электрический заряд. Ответная реакция принимающего нейрона может быть положительной или отрицательной. Нейроны способны отключаться от нейроэлектрического окружения (этот процесс называется ингибированием) или подвергаться электрическому воздействию, что обеспечивает передачу сигнала от пресинаптического постсинаптическому нейрону: «Я получил сигнал и передаю хорошую новость дальше». Затем нейротрансмиттеры возвращаются в родную клетку, что называется обратным захватом. Когда клетка поглощает их, система перезагружается и готова к новому сигналу.

Оглядевшись в синапсе по сторонам, мы замечаем нейронный лес, огромный и, на первый взгляд, далекий, с удивительно сложной структурой. Рассмотрим два нейрона, между которыми сейчас находимся. Представьте себе, что два дерева вырвали с корнями и перевернули на 90 градусов таким образом, чтобы их корни, располагающиеся напротив, тесно переплелись – примерно так выглядят два взаимодействующих нейрона. И это самый простой пример. Обычно тысячи нейронов сплетаются друг с другом, занимая лишь небольшие апартаменты в жилищном комплексе нервной системы. Их ветви создают неимоверное количество сплетений. Как правило, формируется десять тысяч точек соединения, каждая из которых отделена синапсом – тем затопленным каньоном, по которому мы плывем.

Всматриваясь в этот подводный гиппокамповый лес, мы замечаем нарушающие спокойствие движения. Извиваясь, словно змеи, в ритме химических потоков колышутся некоторые ветви. Неожиданно конец одного нейрона вздувается, слегка увеличившись в диаметре. Края нейронов разделяются, подобно змеиному языку, и формируют два соединения там, где прежде было одно. По мере того как электрический заряд с треском пробегает через эти движущиеся нейроны со скоростью 400 километров в час, тучи нейротрансмиттеров заполняют пространство между стволами.

Нам остается поклониться нашей субмарине, благодаря которой мы оказались на неизведанной территории и наблюдаем за работой человеческого мозга при обучении.

Радикальное перевоплощение

Нейробиолог и биохимик Эрек Кандел сыграл большую роль в исследовании этого процесса на клеточном уровне. За важные открытия в 2006 году он был удостоен Нобелевской премии, что, несомненно, порадовало бы ее учредителя Альфреда Нобеля. Кандел доказал, что в процессе обучения «проводка» человеческого

мозга меняется. Он продемонстрировал, что даже простая информация вызывает изменение структуры нейронов, задействованных в этом процессе. В целом физические изменения возникают в результате функциональной организации и реорганизации мозга – поразительно! Мозг постоянно обучается новым вещам, следовательно, его «проводка» постоянно меняется.

Кандел впервые выявил этот факт, изучая не человека, а морские огурцы. Сделанное им в ходе исследования открытие несколько уязвляло человеческое самолюбие. Неужели же мозг человека обучается таким же образом, как и нервные клетки морских огурцов? То же самое прослеживается и у большого количества других животных. Нобелевская премия за это открытие была присуждена потому, что Кандел описал процесс мышления фактически каждого существа, способного мыслить.

Мы наблюдали эти физические изменения, когда наша подводная лодка бороздила просторы синапса между двумя нейронами. Когда нейроны учатся, они вздуваются, покачиваются и разделяются. Разрывая связь в одной точке, они перемещаются в соседнюю область и создают связи с новыми соседями. Многие нейроны остаются на месте, простирая свои электрические конечности навстречу друг другу и тем самым увеличивая эффективность передачи информации. У вас может разболеться голова, если задумаетесь о том, что прямо в данный момент в вашей голове большое количество нейронов двигается, подобно рептилиям, переползая с места на место, становится толще с одного конца и разделяется. И вся это происходит для того, чтобы вы смогли запомнить, например, эту историю об Эрике Канделе и морских огурцах.

Впрочем, еще до Кандела, в XVIII веке, итальянский ученый Винченцо Малакарне провел ряд удивительно новаторских на то время исследований. Обучив птиц определенным командам, он умертвил их, чтобы исследовать их мозг. Обнаружилось, что в сравнении с обычными птицами у этих в определенной области мозга образовались особые складки. Пять лет спустя Чарльз Дарвин выявил подобное различие между мозгом диких животных и их домашних собратьев. Мозг диких животных был на 15–30 процентов крупнее, чем у прирученных. Это свидетельствовало о том, что в условиях суровой действительности дикие животные постоянно учились чему-нибудь, и приобретаемый опыт изменил «проводку» в их головах.

То же самое происходит и с человеком. Мы можем наблюдать это и в баре с латиноамериканской музыкой в Новом Орлеане, и в чинных холлах Нью-Йоркской филармонии. И там, и там собираются скрипачи. Строение их мозга серьезно отличается от тех, кто не играет на скрипке. Участок мозга, отвечающий за движение левой руки, которой они выполняют сложные, утонченные движения, выглядит так, словно музыканты придерживались диеты с высоким содержанием жиров. Эта область увеличена, вздута и изборождена, в отличие от области, отвечающей за движения правой руки, в которой держат смычок, выглядящей анорексично и имеющей не столь сложную структуру.

Мозг работает как мышца: чем больше активности вы проявляете, тем крупнее и сложнее он становится. Приводит ли это к развитию интеллекта – другой вопрос, но факт остается неоспоримым: физическая активность влияет на форму мозга. Вы можете создавать и изменять «проводку» простой сменой музыкального инструмента или вида спорта.

Укомплектовать!

Дети занимают места в первом ряду самого масштабного проекта на планете Земля. На мозге каждого новорожденного должна быть надпись: «Укомплектовать». Человеческий мозг лишь частично формируется при рождении, и процесс окончательной комплектации происходит в последующие годы. Самые важные работы завершаются к двадцати годам, а окончательная наладка – когда человеку уже за сорок.