Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге

Соматосенсорные карты обладают одним важным свойством: они могут изменяться под воздействием опыта. Чрезмерная стимуляция некоторых частей тела, например пальцев скрипача, который репетирует по шесть часов в день, может привести к относительному увеличению области коры, где хранится проекция этих пальцев[82]. В случае изменения размеров тела — например, когда человек поправляется или худеет — соматосенсорные карты тоже должны корректироваться. Каждая беременная женщина хоть раз пыталась протиснуться через толпу, прежде чем понимала, что ее тело гораздо больше, чем ей казалось. После этого ей приходилось корректировать свои представления, чтобы лучше координировать движения в пространстве. Подобная пластичность соматосенсорных проекций, обусловленная рутинным опытом, постоянно проявляется в повседневной жизни, а не только в лабораторных условиях.

Соматосенсорная потеря, например в результате ампутации конечности (или удаления зуба, что случается гораздо чаще), также может привести к «территориальному переделу» в мозге, когда зоны неповрежденных частей тела со временем «захватывают» те области коры, которые больше не получают входящих сигналов. После удаления зуба у нас возникает навязчивое желание прикоснуться языком к тому месту, где он был раньше. Но через несколько дней или недель мы привыкаем к пустому пространству во рту и уже его не замечаем. Наша способность корректировать представление о размере своего тела обусловлена пластичностью нейронных связей в мозге. Ученые постепенно выявляют сложные механизмы, по которым нейроны мозга анатомически перестраиваются под воздействием опыта. Во многих случаях подобные изменения бывают устойчивыми и долговременными. В других ситуациях нейронные цепи меняют свои функции без какой-либо анатомической перестройки, за счет ослабления или усиления синаптических связей между нейронами. Это эффективная стратегия (поскольку в ней используются уже существующие связи), и она обеспечивает быстрое переключение соматосенсорных проекций в зависимости от выполняемой задачи. Кроме того, она дает нам огромное преимущество как виду.

Наша способность к долговременным настройкам ощущения своего тела удивительна — но не меньше впечатляет способность соматосенсорных проекций мгновенно подстраиваться под актуальную задачу. Вспомните, например, как быстро вы понимаете, выезжая из гаража, что зеркало заднего вида заденет стену. Или как ловко вы управляетесь с ножом и вилкой. Границы нашего тела мгновенно меняются, и столовые приборы становятся как бы продолжением нас, что расширяет сенсорные возможности пальцев. Держа в руке вилку, мы «чувствуем» тарелку и тот кусок, который берем с нее. Наши «границы» раздвигаются до зубцов вилки, на несколько сантиметров дальше кончиков пальцев. Эта форма обусловленной опытом пластичности соматосенсорной системы позволяет нам искусно обращаться с инструментами, поскольку мозг корректирует наше ощущение границ тела, позволяя использовать инструменты как его продолжение.

Почему использование инструментов требует практики? Потому что для перенастройки карты необходимы время и многократные повторы — с обратной связью, чтобы мы могли учиться методом проб и ошибок. Иногда такое обучение обходится довольно дорого, в чем могут убедиться неопытные водители. Многим случается несколько раз поцарапать машину, прежде чем они поймут, какую дистанцию нужно держать, чтобы избежать столкновения. И все же наш мозг прекрасно умеет усваивать новую соматосенсорную информацию и менять представление о размере и форме «тела», чтобы мы могли овладевать новыми навыками. Обратная связь, которую мы получаем, когда учимся пользоваться палочками для еды, помогает добиться нужного результата. Когда наши усилия наконец увенчиваются успехом, карта тела дополняется и закрепляется. Исследования показывают, что для нейропластичности особенно важны подобные периоды проб и ошибок с промежуточными успехами и повторяющимися попытками — и с перерывами на сон[83]. Со временем от неловких попыток брать еду двумя палочками мы переходим к ощущению, что эти палочки стали продолжением нашей руки. Изменение ментального представления под воздействием опыта впервые было описано психологами больше ста лет назад, и сегодня этот феномен хорошо изучен[84]. Непрерывный процесс корректировки карты тела на основании опыта начинается еще в раннем детстве, когда мы учимся обуваться, держать карандаш, кататься на лыжах, рисовать, переворачивать котлету на сковородке, играть на пианино. В основе всех этих навыков лежат изменения в реакции клеток мозга на поступающие сигналы — одни изменения ограничены областями мозга, отвечающими за движение, а другие происходят в сенсорных зонах.