Наш креативный мозг. Как человек и мир творят друг друг - Дик Свааб 6 стр.

В точке E (см. ил. 6) видна пирамидная клетка. Древообразная структура над телами клеток дендриты. Сюда поступает и перерабатывается информация от тысяч других клеток. В каждом узелке на дендрите находится клеточный контакт, синапс. От тела клетки вниз отходит отросток, аксон. По аксону пирамидная клетка направляет свое решение о поступившей в нее информации тысячам других клеток. Подобно этому рисунку, Кахаль подправлял белой краской свои рисунки пером, оригиналы которых можно видеть в Институте Кахаля в Мадриде, Испания.

Кахаль испанский врач и гистолог, он исследовал под микроскопом связи клеток головного мозга и тщательно их зарисовывал.

В восьмилетнем возрасте, как он сам писал, у него пробудилась страсть к рисованию. Он держал ее в тайне, потому что его родители считали это занятие пустой тратой времени. В школе он прятался в темный угол, потому что с большим успехом по крайней мере среди соучеников рисовал карикатуры на учителей. Его отец даже взял сына на один год из школы и отдал учиться на парикмахера, чтобы отвадить от рисования. В конце концов свою страсть к рисованию Кахаль смог прекрасно сочетать с изучением мозга.

Рисунки Кахаля невозможно повторить с помощью фотографии. Они представляют собой компиляции, где в правильную структуру сведены фрагменты многолетних исследований. Кахаль пользовался окрашиванием по улучшенному методу Гольджи, когда окрашивается только одна из тысячи клеток мозга, но, будучи окрашена, она видится полностью. Метод был разработан итальянским врачом Камилло Гольджи (18431926). За свои открытия Кахаль совместно с Гольджи в 1906 году получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Кахаль показал, что нервная система состоит из независимых нейронов, которые сообщаются между собой посредством специализированных синапсов. В своей нобелевской лекции и вплоть до своей кончины Гольджи оспаривал наблюдения Кахаля; он утверждал, что нервная система представляет собой непрерывную сеть, состоящую из сообщающихся клеток. Кахаль, однако, был прав: клетки нервной системы независимые единицы. Его вывод в конечном счете сводился к тому, что превосходство человеческого мозга объясняется беспрецедентным количеством и богатством форм нервных клеток с короткими аксонами, образующих локальные сети в коре головного мозга.

2. Соревнование за лучшие контакты: нейрональный дарвинизм

Из-за невообразимо огромного числа клеток мозга и возникающих между ними контактов в ходе развития мозга важную роль играют принципы самоорганизации. Поэтому всякий мозг даже при наличии одного и того же генетического фона в ходе развития становится уникальным. В нем формируется сеть из миллиардов нейронов, каждый из которых посредством синапсов контактирует с другими нейронами, число которых может быть от 1000 до 100 000. Эта предельно сложная сеть не может быть генетически запрограммирована через синапсы. Генетический фон дает в общих чертах инструкции для структуры мозга и задает правила процесса локальной самоорганизации. Детали восполняются потом через локальное функционирование клеток мозга в процессе развития.

В процессе развития формируется избыточное количество клеток, волокон и контактов. Позднее возникает конкуренция, в ходе которой побеждают соединения, которые лучше функционируют. И опять-таки главную роль в развитии клетки мозга играет ее окружение. Сначала спонтанная электрическая активность в сети нервных клеток возникает локально. На более поздней стадии электрическая активность определяется информацией, поступающей от нашего тела и через наши органы чувств из внешнего мира,  той, что передается через спинной мозг, а также визуальной информацией через зрение и звуковой через слух.

Под влиянием электрической активности в процессе развития с большой точностью выстраиваются связи между областями и клетками мозга. Если клетки находятся в интенсивном электрическом контакте друг с другом, этот контакт закрепляется. При возникновении в контактах электрической активности выделяются химические передатчики, воздействующие на клетку, с которой произошел контакт. Клетки, которые возбуждаются друг от друга (то есть становятся электрически активными), формируют связи друг с другом. Если контакт слабый, он исчезнет, а затем исчезнут также причастные к нему клетки мозга. Впрочем, смерть клетки это нормальный процесс в ходе развития мозга. Иными словами, survival of the fittest [выживает сильнейший]. Мы производим впятеро больше клеток мозга, чем то количество, которым в итоге располагаем; этот процесс называют нейродарвинизмом.

Впоследствии неоптимально функционирующие и излишние контакты обрезаются. В конечном счете остающиеся связи в мозге оцениваются более чем в миллион километров волокон число настолько большое, что случайности при их формировании не могут не приводить к возникновению индивидуальных различий. Группы клеток мозга, во время развития соединяющиеся друг с другом, лишь приблизительно находят друг друга с помощью генетических программ, использующих химические передатчики; затем, когда начинают функционировать, они уже точно устанавливают свои связи. Активность клеток мозга влияет на формирование связей и, следовательно, на развитие мозга; связанные друг с другом структуры продолжают совместно функционировать также в процессах обучения, мышления и воспоминания.

Это не означает, что наш мозг железобетонный. Небольшие повреждения или нарушения в развитии могут многократно ремонтироваться, но степень восстановления зависит от серьезности нарушения и от возраста человека. Чем моложе мозг, тем больше его пластичность. Впоследствии пластичность на микроуровне все еще сохраняется.

3. Критические фазы развития: теперь или никогда

На базе генетического фона и в процессе нейронального дарвинизма у ребенка во время эмбрионального развития и после рождения формируются системы мозга. В качестве примера того, как проходит этот процесс, мы можем проследить формирование системы, посредством которой мы получаем возможность видеть (см. главу VII).

Нейроны (клетки мозга), которые создаются в самой сердцевине мозга, вокруг желудочков мозга, получают генетическое задание стать клетками определенного типа. Затем они ползут, подобно гусеницам пяденицы, по волокнам глиальных клеток в первичную зрительную кору (глава V.1) и там дифференцируются. Глиальные клетки раньше считали вспомогательными клетками для нейронов, но оказалось, что они играют весьма активную роль при развитии мозга и при передаче химических сигналов. Затем нейроны посредством химических сигналов привлекают волокна клеток из таламуса от латерального коленчатого тела (corpus geniculatum lateralis), которые здесь получают и обрабатывают информацию, поступающую от сетчатки глаза.

Когда контакты между выросшими волокнами и клетками коры сформированы, электрическая активность, возникающая благодаря зрению, необходима для созревания и поддержания характерной структуры зрительной коры. Система должна «научиться видеть» в течение очень чувствительного критического периода развития после рождения ребенка. Люди, родившиеся с непрозрачным хрусталиком (врожденная катаракта) и получившие новый хрусталик после этого критического периода развития, уже не могут научиться видеть. Если ребенок косит и для «ленивого глаза» не позаботились о необходимой активации клеток мозга в течение критического периода развития зрительной коры, то она уже не будет реагировать на информацию от «ленивого глаза». Поэтому у ребенка с косоглазием здоровый глаз временно закрывают повязкой, так что «ленивый глаз» оказывается вынужден посылать информацию в зрительную кору, и эта функция зрительной коры не утрачивается.

И наоборот: связи, если они однажды уже сформированы в течение критической фазы развития, остаются стабильными до конца жизни. Каждая область мозга и внутри ее каждый вид клеток имеет иную критическую фазу, в течение которой может иметь место нормальное развитие мозга. Области мозга, важные для нашей гендерной идентичности (то есть ощущения себя мужчиной или женщиной) и для нашей сексуальной ориентации, программируются еще до рождения (глава IV.1), а области мозга и системы, с помощью которых мы учимся говорить на родном языке, после рождения (главы VI.2, VI.3).

4. Химические вещества и развитие мозга: функциональная тератология

Развитие мозга происходит на основе химических сигналов между его клетками. Это делает развитие мозга уязвимым для веществ, которые попадают в плаценту. Также и после рождения химические вещества могут очень сильно повлиять на развитие мозга. Отличие от действия химических веществ на мозг взрослого человека состоит в том, что, влияя на формирование кирпичиков детского мозга в период развития, они могут стать фактором постоянного воздействия на структуру и, следовательно, на последующую функцию мозга. Ребенок кажется здоровым, появившись на свет, но воздействие химических веществ на развитие мозга позже выразится в проблемах с учебой и поведением или в психических нарушениях. Эта отрасль получила название функциональной тератологии, или тератологии поведения.