Чистый лист. Природа человека. Кто и почему отказывается признавать ее сегодня - Стивен Пинкер Страница 39

Предположение, что слуховая кора изначально приспособлена для анализа зрительных сигналов, не так уж неправдоподобно. Я упоминал, что частота (высота звука) в слуховом восприятии имеет много общего с пространством, когда речь идет о зрении. Мозг воспринимает источники звука разной высоты как объекты, расположенные в разных местах, и перепады высот звука трактует как движение в пространстве62. Это значит, что некоторые из операций зрительного анализа аналогичны операциям анализа слухового и могут быть выполнены, по крайней мере частично, посредством однотипных нейронных связей. Сигналы от ушей представляют звуки различной частоты, сигналы от глаз — точки различной локализации. Нейроны сенсорной коры (и зрительной, и слуховой) принимают информацию от соседних входных волокон и выделяют из них простые паттерны. Поэтому нейроны слуховой коры, которые обычно определяют повышение или понижение тона, его богатство и чистоту, а также местоположение источника звука, у «перемонтированных» хорьков автоматически были способны определять линии определенного наклона, место и направление движения.

Я не хочу сказать, что первичная слуховая кора может без подготовки справиться со зрительными сигналами. Она все же должна настроить свои синаптические связи в ответ на вид сигнала. Прооперированные хорьки — замечательная демонстрация того, как развивающаяся сенсорная кора организует сама себя в превосходно функционирующую систему. Но, как и другие примеры пластичности, это не доказывает, что сигналы от органов чувств могут переделать аморфную кору и заставить ее делать все что заблагорассудится. Кора имеет врожденную структуру, которая позволяет ей выполнять определенные виды операций. Многие из примеров пластичности, скорее всего, демонстрируют только взаимодействие входного сигнала с этой структурой.

* * *

Каждый, кто смотрел канал Discavery, видел кадры, на которых детеныш антилопы гну или зебры сразу после рождения ковыляет на подгибающихся ножках минуту или две, а потом весело скачет вокруг матери, уже полностью контролируя движения и владея всеми своими ощущениями и импульсами. Это происходит так быстро, что никакой организованный внешний опыт просто не успел бы воздействовать на его мозг, а значит, обязательно должны существовать генетические механизмы, способные структурировать мозг в период внутриутробного развития. Нейроученые знали об этом задолго до того, как пластичность вошла в моду. Уже первые исследования развития зрительной системы, проведенные Дэвидом Хьюбелом и Торсеном Визелем, показали, что почти готовая микросхема закладывается в мозгу обезьян к моменту рождения63. И даже их известные эксперименты, продемонстрировавшие, что зрительная система кошек может быть изменена внешними сигналами, если их воздействие приходится на критический период развития (например, при содержании в полной темноте, или внутри полосатого цилиндра, или с принудительно закрытым глазом), показывают только, что опыт необходим для поддержания зрительной системы в рабочем состоянии и для ее тонкой настройки в процессе роста животного. И они не доказывают, что опыт необходим для создания связей в мозге.

В самом общем виде мы понимаем, как мозг компонуется под руководством генов64. Даже до формирования коры нейроны, которые должны строить определенные области, уже организованы в «прототипную карту». Каждая область этой карты состоит из нейронов с различными свойствами, с молекулярными механизмами, которые привлекают различные входные волокна, и различными способами ответа на входной сигнал. Аксоны притягиваются и отталкиваются разными видами молекул, растворенных в окружающих жидкостях или прикрепленных к мембранам клеток. И в разных частях растущей коры экспрессируются различные наборы генов. Нейроученый Лоуренс Катц сетовал, что идея «возбуждаются-вместе-связываются-вместе» стала «догмой», мешающей нейроученым исследовать эти генетические механизмы в полном объеме65.

Но взгляды меняются, и последние открытия показывают, как части мозга могут самоорганизовываться без поступления информации от органов чувств. В экспериментах, которые журнал Science назвал «еретическими», команда Катца удаляла один или оба глаза у развивающихся хорьков, лишая зрительную кору каких-либо сигналов извне. Тем не менее зрительная кора строила связи с глазами по стандартной схеме66.

Опыты над генетически измененными мышами дали особенно важные подсказки, потому что удаление одного гена дает более точный результат, чем традиционные приемы химического воздействия на нейроны или операции на мозге. Одна группа исследователей вывела мышь, чьи синапсы были полностью выключены, и нейроны не могли обмениваться сигналами. Тем не менее ее мозг развивался довольно нормально, формируя слои, проводящие пути и синапсы там, где нужно67. (Мозг быстро дегенерировал после рождения, еще раз доказав, что активность нейронов может быть больше важна для поддержания работоспособности мозга, чем для его построения.) Другая команда создала мышь с неработающим таламусом, лишая кору его сигналов полностью. Однако кора развилась нормально, со всеми слоями и областями, каждый — со своим набором работающих генов68. Третье исследование, наоборот, экспериментировало с мышами, лишенными гена, который строит молекулярные цепи, помогающие организовать мозг, включая другие гены в определенных местах. Исчезновение гена повлияло значительно: границы между областями коры были серьезно деформированы69. Эти исследования, таким образом, показывают, что гены могут быть важнее для организации коры больших полушарий, чем нейроны и их активность. Без сомнения, активность нейронов играет роль (в зависимости от биологического вида, стадии развития и части мозга), но это только одна из возможностей мозга, а не источник его структуры.

А как насчет нашего вида? Вспомним недавние близнецовые исследования, показавшие, что разница в строении коры, особенно в количестве серого вещества в различных ее зонах, контролируется генами, а следовательно, то же самое верно и для разницы в интеллекте и других психологических чертах70. Примеры пластичности человеческого мозга не противоречат его фундаментальной генетической организации. Один из наиболее цитируемых примеров пластичности у людей и обезьян — то, что кора головного мозга, первоначально предназначенная для ампутированной или парализованной части тела, может переключиться на другую часть тела. Но тот факт, что входной сигнал меняет уже готовый и функционирующий мозг, еще не значит, что этот сигнал может формировать мозг в процессе развития. Большинство ампутантов испытывают фантомные ощущения: яркие, детальные галлюцинации. Невероятно, но довольно многие из тех, кто уже родился без конечности, тоже переживают подобные наваждения71. Они способны описать анатомию отсутствующей конечности (например, сколько пальцев чувствуют на несуществующей ноге), им даже может казаться, что они жестикулируют фантомными руками во время разговора. Одна девочка решала арифметические задачи, «загибая пальцы» на своей фантомной руке! Психолог Рональд Мелзак, описавший множество подобных случаев, предположил, что мозг содержит врожденную «нейроматрицу», распределенную между несколькими корковыми и подкорковыми зонами и занятую репрезентацией тела.

Впечатление, что человеческий мозг бесконечно пластичен, подкрепляется историями детей, которые порой восстанавливаются после ранних повреждений мозга. Однако существование церебрального паралича (пожизненных трудностей контроля движений и речи, причина которых — врожденные дефекты или ранние повреждения мозга) показывает, что даже пластичность детского мозга имеет жесткие пределы. Наиболее заметное свидетельство экстремальной пластичности у людей — то, что иногда дети вырастают практически нормальными даже после хирургического удаления во младенчестве одного из полушарий целиком72. Однако это — особый случай. Возможно, так происходит потому, что мозг приматов по большей части симметричный орган. Обычная человеческая асимметрия (речью управляет преимущественно левое полушарие, пространственными ощущениями и некоторыми эмоциями — в основном правое) наложена на практически симметричный дизайн. И было бы неудивительно, если бы полушария были генетически запрограммированы обладать в целом похожими возможностями, но и небольшими различиями, позволяющими каждому полушарию специализироваться в одних талантах, оставив другие на долю соседа. С потерей одного из полушарий второму приходится использовать свои способности на полную катушку.