Сенсорные системы можно перепрограммировать

Через тридцать три года после публикации статьи Бач-и-Риты в журнале Nature ученые, использовавшие маленькую современную версию его тактильно-зрительного аппарата, провели сканирование мозга пациентов и подтвердили, что тактильные ощущения, получаемые ими через язык, действительно обрабатываются в зрительной зоне коры головного мозга.

Все обоснованные сомнения в том, что сенсорные системы можно перепрограммировать, были не так давно отметены в ходе одного из самых удивительных экспериментов в области пластичности мозга, проведенных в наше время. Этот эксперимент включал в себя перепрограммирование путей передачи не осязательной и зрительной информации, как это делал Бач-и-Рита, а слуховой и зрительной. Невролог Мриганка Сур хирургическим путем «перемонтировала» мозг новорожденного хорька в возрасте одного дня. Обычно зрительные нервы идут от глаз к зрительной зоне коры головного мозга, однако Сур перенаправила зрительные нервы хорька от зрительной зоны к слуховой и обнаружила, что после такой операции хорек может видеть. С помощью электродов, имплантированных в мозг животного, Сур доказала: когда оперированный хорек видит, нейроны в зрительной зоне его мозга начинают действовать и обрабатывать зрительную информацию. Слуховая кора, обладающая именно той пластичностью, о которой всегда говорил Бач-и-Рита, преобразовала сама себя и обрела структуру и функции зрительной коры. Хорьки, подвергшиеся этой операции, не имели остроту зрения 20/20: она составляла примерно треть от этого показателя, или 20/60 (не хуже, чем у некоторых людей, пользующихся очками).

¹⁷ В настоящее время высказываются предположения, что на этапе закрепления нейроны вырабатывают новые белки и меняют свою структуру. См. E. R. Kandel. 2006. In search of memory. New York: W. W. Norton&Co., 262.

Прежде подобные преобразования казались совершенно необъяснимыми. Общеизвестно, что «зрительная зона» (обрабатывающая зрительную информацию) находится у нас в затылочной доле мозга, а в височной доле — «слуховая зона» и т. п. Оказывается, все гораздо сложнее. Области мозга представляют собой пластичные устройства обработки информации, связанные друг с другом и способные воспринять самые разнообразные входящие сигналы.

Черил — не единственный человек, которому помог странный «шлем» Бач-и-Риты. Со времени нашего знакомства команда использовала аппарат для улучшения функции равновесия и хождения еще пятидесяти пациентов. У некоторых из них были такие же повреждения, как у Черил; другие пострадали от травмы мозга, инсульта или болезни Паркинсона.

Значение работы Пола Бач-и-Риты заключается в том, что среди представителей своего поколения ученых он стал первым, который не только пришел к пониманию пластичности мозга, но и применил свои знания на практике для того, чтобы облегчить страдания людей.

Когда у Черил заново развилось вестибулярное чувство — или в мозге слепых людей сформировались новые нейронные проводящие пути, позволяющие им распознавать предметы, перспективу или движение, — то все эти изменения были не загадочными исключениями, а подтверждениями правила: сенсорные зоны коры головного мозга пластичны и способны к адаптации. Когда мозг Черил научился реагировать на искусственный рецептор, заменивший поврежденный, не происходило ничего особенного.

Недавно работа Бач-и-Риты вдохновила когнитивного психолога Энди Кларка на остроумное заявление: «Все мы — прирожденные киборги». Он хотел сказать, что пластичность мозга позволяет нам совершенно естественным образом подключаться к различным устройствам, таким как компьютеры и электронные приборы. Однако наш мозг также способен осуществлять самореструктуризацию в ответ на информацию, поступающую от простейших вспомогательных средств, таких как тросточка слепого человека. В конечном счете пластичность — это свойство мозга, присущее ему с доисторических времен. Наш мозг представляет собой гораздо более открытую систему, чем мы можем предположить; к тому же природа сделала очень многое, чтобы помочь нам в восприятии и понимании окружающего нас мира. Она дала нам мозг, который выживает в постоянно меняющемся мире за счет самоизменения.

Глава 2

Как усовершенствовать свой мозг

Женщина у считавшаяся умственно отсталой, находит способ

Самоизлечения

Ученые, совершающие важные открытия в области изучения мозга, как правило, личности, обладают выдающимися умственными способностями и работают с теми, чей мозг поврежден. Практически никогда подобные открытия не принадлежат людям, которые сами страдают мозговыми нарушениями, однако существует несколько исключений. Одно из них

— Барбара Эрроусмит Янг.

«Асимметричность» — это наиболее подходящее слово для описания проблем Барбары

в школьные годы. Барбара родилась в 1951 году в Торонто и выросла в Петерборо, Онтарио. В детском возрасте она проявляла яркие способности в некоторых областях. Так, по результатам проверки, эффективность ее слуховой и зрительной памяти составляла девяносто девять процентов. Лобные доли мозга Барбары были прекрасно развиты, она обладала такими качествами, как целеустремленность и упорство. Однако ее мозг был «асимметричным», а это означало, что эти исключительные способности сосуществовали с отклонениями в развитии.

Асимметричность мозга наложила свой отпечаток на все тело Барбары. Ее мать шутила: «Должно быть, акушерка вытаскивала тебя за правую ногу». Правая нога у Барбары была длиннее левой, из-за чего произошло смещение таза. Она не могла выпрямить правую руку, правая сторона ее тела была больше левой, а левый глаз видел хуже, чем правый. Из-за асимметрии позвоночника у нее был сколиоз.

Барбара сталкивалась с множеством серьезных трудностей в обучении. Область ее мозга, связанная с речью (область Брока), работала неправильно, поэтому у нее были проблемы с произнесением слов. К тому же у Барбары отсутствовала способность к пространственному анализу.

Однажды, когда Барбаре было три года, она решила сыграть в матадора и быка. Она была быком, а роль плаща матадора выполнял автомобиль, стоящий на подъездной дорожке

к дому. Она бросилась в атаку, думая, что сможет свернуть в сторону и избежать столкновения, но неправильно оценила расстояние и врезалась в машину, получив рваную рану головы. Ее мать заявила тогда, что удивится, если Барбара проживет еще один год.

Предварительный план в нашей голове

Когда мы хотим изменить положение своего тела в пространстве, то используем пространственное мышление для того, чтобы перед выполнением движения неосознанно представить у себя в голове его воображаемую траекторию. Такое бессознательное планирование движений происходит постоянно,в любых даже самых простых случаях:когда маленький ребенок ползает по полу, дантист сверлит зуб, хоккеист рассчитывает свои действия.

Пространственное мышление также необходимо для составления ментальной карты местоположения окружающих нас вещей. Мы используем этот тип мышления для того, чтобы разложить предметы на рабочем столе или вспомнить, где оставили ключи.

Барбара постоянно все теряла. Из-за проблем с ментальной картой предметы окружающего мира, не попадавшие в ее поле зрения, как бы не учитывались мозгом Барбары. Это превращало ее в «барахольщицу», которой приходилось складывать перед собой в кучу все то, с чем она играла или работала, и держать открытыми шкафы для одежды и кухонные шкафы. Выходя за пределы своего дома, она всегда терялась.

Кроме того, у Барбары была «кинестетическая» проблема. Кинестетическое восприятие позволяет нам определять положение нашего тела или конечностей в пространстве, давая возможность контролировать и координировать движения. Оно также помогает нам узнавать предметы на ощупь. Но Барбара никогда не могла сказать, насколько далеко передвинулись в левую сторону ее руки или ноги. В душе она была живой и непоседливой девочкой, а в жизни — неуклюжим увальнем. Она не способна была удержать в левой руке чашку сока, не пролив его. Она часто спотыкалась или оступалась. Лестницы неизменно таили для нее опасность. У нее также было ослаблено чувство осязания в левой стороне тела, поэтому она была подвержена ушибам. Когда со временем она научилась управлять автомобилем, то его левый борт постоянно был покрыт вмятинами.

У Барбары, кроме всего прочего, были проблемы и со зрением. Ее поле зрения было настолько узким, что, когда она смотрела на страницу с текстом, то могла одновременно видеть только несколько букв.