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

Мозг состоит почти из 100 миллиардов нейронов, и на их свойства могут влиять опыт, болезни, травмы или наркотики. Нейронов в мозге так много, что нам трудно понять, какие из них нужно исследовать. Если речь идет об использовании инструментов, мы можем сосредоточиться на нейронах, которые находятся в ограниченной области мозга, активируются посредством тактильных манипуляций и соответствуют определенным частям тела. Кое-что нам достоверно известно: отработка навыка одной рукой не позволяет легко передать этот навык другой руке (то же относится и к ногам)[85]; мастерство требует практики для закрепления изменений в нейронных связях; восприятие инструмента как продолжения тела отключается почти мгновенно. Подобные отключения происходят, например, когда мы выходим из машины или откладываем вилку — границы тела тут же возвращаются к исходному состоянию. Это говорит о том, что изменения в нейронных связях могут активироваться или подавляться в зависимости от ситуации. Повседневный опыт показывает, что мы способны пользоваться самыми разными инструментами, а значит, «инструментальные карты» сосуществуют в мозге и, вероятно, пересекаются.

Эксперименты на животных показывают, что визуальная обратная связь способствует расширению возможностей нейронов, когда инструмент становится частью ментальной проекции тела. У приматов (кроме человека) в этом процессе участвует зона мозга, которая называется внутритеменной бороздой. Она объединяет зрительную и соматосенсорную информацию[86]. Нам важно понимать, как разные типы нейронов — возбуждающие и тормозящие — и связи между ними динамически меняются при умелом обращении с инструментом. Без этого понимания трудно объяснить, как биологические компоненты мозга обеспечивают соматосенсорную пластичность, не говоря уже о том, чтобы использовать это свойство для восстановления функций мозга.

Вполне возможно, что для ловкой манипуляции инструментами привлекаются стандартные механизмы пластичности и сенсорной памяти — точно так же, как тактильные сигналы вызывают изменения в возбуждении нейронов неокортекса[87]. Этот процесс почти наверняка сопровождается укреплением связей между возбуждающими нейронами в соматосенсорных зонах[88], а также изменениями в моторных зонах мозга[89]. Но одни лишь долговременные изменения в соединениях возбуждающих нейронов не могут объяснить легкость, с которой мы способны взять инструмент и начать пользоваться им, менять одно орудие труда на другое или возвращаться к своему обычному состоянию, без применения каких-либо орудий. Крайне важно, что подобное расширение границ собственного тела можно мгновенно отключить. Таким образом, мозг должен обладать способностью блокировать эти крепкие связи посредством торможения — как только мы откладываем вилку, выходим из машины или снимаем туфли.

По-прежнему остается загадкой, как карты тела, адаптированные к использованию инструментов, существуют отдельно друг от друга — так, что мы можем использовать самые разные предметы (например, молоток и пинцет), не путая их. Существуют ли методы, помогающие быстрее обучаться обращению с инструментами? Как природные различия между людьми проявляются в навыках — действительно ли одни учатся быстрее других, и если да, то почему? Все эти вопросы активно изучаются. Ясно одно: наш мозг сформировался в результате долгого эволюционного процесса, не предполагавшего, что мы будем использовать доступные предметы, чтобы расширить свои физические возможности. Обычные клеточные и синаптические механизмы обусловленной опытом пластичности, уже существовавшие в центральной нервной системе, могли на каком-то этапе адаптироваться к новым задачам, что позволило нам как виду овладеть еще более сложными навыками. Вступив в эпоху, когда виртуальная реальность становится привычным явлением, мы можем обнаружить новые способы реорганизации своих перцептивных возможностей, не ограниченные использованием предметов, которые мы превращаем в инструменты. Компьютерная обратная связь, возможно, позволит нам быстрее осваивать новые навыки, а тактильная обратная связь в виртуальной реальности преобразует наш довольно примитивный визуальный опыт в нечто пока недоступное. Новые физические законы (снижение гравитации?), пространственные образы объектов и измененная шкала времени в интерактивных компьютерных играх дополнят материальный мир, что приведет к такому изменению карт в мозге, какое не может произойти в привычной для нас реальности.

Жизненный опыт и наркотики изменяют мозг схожим образом Джули Кауэр