Решения, которые принимаются в базальных ганглиях, могут обновляться благодаря этому они могут обучаться и по мере приобретения нового опыта все эффективнее разрабатывают план действий, учитывая все новые факторы, которые могут повлиять на успех. Вот одна смешная и грустная история, которая иллюстрирует, как меняется поведение в одной и той же ситуации в свете новых данных, и что даже у удачных решений могут быть непредсказуемые последствия. Итак, хозяева одного сообразительного кота приучили его испражняться в унитаз, а не в лоток (это здорово экономит время на уборку). У них было все прекрасно, пока не приключился инцидент, положивший конец идиллии. Однажды, когда кот сидел на стульчаке и никого не трогал, на него сверху предательски прилетела крышка от унитаза. Кот, пораженный такой подлостью до глубины души, поразмыслив, решил все же не изменять своим привычкам и стоически продолжил писать в унитаз, но теперь он стал усаживаться на ободок унитаза исключительно мордой к крышке, чтобы не спускать с врага глаз. Выходит, в глубине души (точнее, в глубине базальных ганглиев) под впечатлением от произошедшего обновилась поведенческая программа. Крышка унитаза была там всегда, но вела себя прилично, усыпляя бдительность, кот жил, не ощущая затаившейся рядом угрозы. Теперь же, наученный жизнью, он учитывает в своих действиях исходящую от крышки опасность и бдит (и конечно, частенько промахивается). Надо сказать, что не всегда перемены в жизни настолько резкие и трагичные: иногда люди перестают что-то делать, потому что это перестало радовать и надоело нам просто хочется чего-то новенького, и за такое переключение в поисках новизны тоже отвечают базальные ганглии [15].
У животных из-за работы базальных ганглиев тоже могут меняться поведенческие программы.
Как же происходит обновление программ, благодаря которым мы можем перестраивать поведение? По большому счету, этим вопросом занимаются целые исследовательские лаборатории, и на эту тему можно написать отдельную книгу. Если коротко, то внутри системы базальных ганглиев встроено что-то вроде шкатулки с предсказаниями: когда мы решаем выбрать определенный вариант поведения, внутрь этого варианта уже вшит прогноз то, что мы ожидаем получить в результате своих действий. Этот прогноз затем можно сравнить с тем, что вышло на самом деле, и по итогам этого сравнения дофаминовая система выступает чем-то вроде жюри, выставляя оценку тому, что получено, по сравнению с тем, что ожидали получить. Если получилось лучше, чем ожидалось, дофамина выделится много: скорее всего, мы возьмем удачное решение на заметку и попробуем использовать его чаще. Если получилось хуже, чем хотелось, появится дофаминовый провал: тогда мы будем пробовать другие варианты действий или вообще постараемся избегать ситуаций, которые оборачиваются неприятностями [16]. Таким образом, успешные действия постепенно закрепляются, а неудачные варианты отбрасываются этот процесс на языке алгоритмов называется обучением с подкреплением [13]. При этом базальные ганглии обновляют не только программы действий, но и прогнозы, чтобы они лучше соответствовали действительности. В злополучной истории с котом обстановка в туалете осталась прежней, изменился только прогноз, а вместе с ним и программа действий, которая представляется коту оптимальной: теперь он учитывает существование крышки, которая нависает над ним и в любой момент может прилететь на голову, если он потеряет бдительность.
Мозг постоянно строит прогнозы и, в зависимости от того, оказались они удачными или нет, корректирует действия.
Система базальных ганглиев постоянно оценивает последствия тех или иных действий, чтобы мы могли скорректировать поведение. Скажем, кто-то останавливает закрывающийся лифт, потому что видит, как к нему бежит человек, а потом оказывается, что это потенциальный начальник, который проводит собеседование и заранее проникается к нему симпатией. Дофаминовая система выдает удивление и радость человек не ожидал, что его формальная вежливость обернется такой удачей. Скорее всего, в будущем он будет стараться дожидаться других людей. А кто-то другой точно так же дождался бегущего к лифту человека, а спустя пять минут обнаружил, что у него из пиджака пропал бумажник: вероятно, ему встретился вор-карманник. В этом случае дофаминовая система «обваливает акции» такого невинного действия, как дождаться попутчика в лифте. Результат оказался настолько хуже прогноза, что теперь любые незнакомые люди поблизости долгое время будут вызывать подозрения. Пробуя разные варианты и оценивая их последствия, базальные ганглии обучаются выбирать оптимальные стратегии действий, которые с наибольшей вероятностью приведут нас к цели. Так жизненный опыт постепенно выстраивается в довольно стройную систему жизненных стратегий на любой случай конечно, если новые ситуации напоминают те, с которыми мы сталкивались в прошлом.
Прелесть этой системы в том, что она не только постоянно мониторит наши действия и их последствия, но еще и умеет оптимизировать свою работу.
Действия, используемые нами в стандартных ситуациях и всегда приводящие к стандартному результату, автоматизируются: когда прогноз в шкатулке с предсказаниями постоянно совпадает с нужным результатом, программа действий не нуждается в обновлениях очевидно, она уже достаточно хорошо настроена.
Если исходные данные не меняются, можно просто подготовить стандартный шаблон действий и всегда использовать его в нужной ситуации, не заморачиваясь проблемами выбора. Благодаря этому мы можем машинально отправиться знакомой дорогой домой или на работу, «не приходя в сознание». Система базальных ганглиев подключает автопилот, в котором необходимые пересадки и повороты уже собраны в нужный маршрут: он доведет куда нужно, даже если мы плохо соображаем из-за усталости или недосыпания. Эта же система формирует наши привычки наборы стандартных действий, к которым мы прибегаем на автомате в типовых ситуациях. Такая автоматизация здорово экономит время и ресурсы и позволяет нам ежедневно выполнять множество стандартных вещей, освобождая внимание, чтобы можно было подумать о чем-нибудь постороннем [17].
В здоровом теле здоровый дух: жизнь в движении и работа мозга
То, что нормальная работа мозга нужна для движения, вполне предсказуемо. А вот то, что жизнь в движении нужна для нормальной работы мозга, уже не так очевидно. Легко объяснить, каким образом занятия спортом улучшают физическое здоровье, а вот связь между спортом и ментальным здоровьем выглядит более запутанно. Однако научное знание не стоит на месте: сегодня мы намного лучше понимаем, как все это работает [18, 19].
Прежде всего регулярные физические упражнения, как аэробные, так и силовые, улучшают работу мозга по целому ряду параметров. Физкультура благотворно влияет на способность сосредотачиваться, рабочую и долговременную память, способность справляться с умственными нагрузками и быстро и эффективно обучаться новому.
Кроме того, физические нагрузки снижают риски многих проблем со здоровьем. Регулярно занимающиеся спортом люди реже страдают от депрессивных и тревожных расстройств, обладают более крепким иммунитетом против воспалительных и инфекционных заболеваний. (Правда, тут нужно знать меру: регулярные занятия спортом умеренной интенсивности полезны для здоровья, а вот редкие и чрезмерно интенсивные нагрузки могут, наоборот, обернуться травмами и воспалением.)
Люди, которые в зрелом возрасте ведут здоровый образ жизни и регулярно занимаются спортом, могут избежать многих проблем в старости бег и физкультура откладывают наступление когнитивных ухудшений, деменции и проблем с памятью. Спортивные люди в старости легче сосредотачиваются и быстрее справляются с задачами, где надо напрячь мозги, а объем серого вещества в их мозге достоверно выше, чем у тех, кто вел малоподвижный образ жизни. Занятия спортом могут снижать риск нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также, по-видимому, способны замедлить прогрессирование этих заболеваний и улучшать качество жизни пациентов [20].
Прежде всего регулярные физические упражнения, как аэробные, так и силовые, улучшают работу мозга по целому ряду параметров. Физкультура благотворно влияет на способность сосредотачиваться, рабочую и долговременную память, способность справляться с умственными нагрузками и быстро и эффективно обучаться новому.
Кроме того, физические нагрузки снижают риски многих проблем со здоровьем. Регулярно занимающиеся спортом люди реже страдают от депрессивных и тревожных расстройств, обладают более крепким иммунитетом против воспалительных и инфекционных заболеваний. (Правда, тут нужно знать меру: регулярные занятия спортом умеренной интенсивности полезны для здоровья, а вот редкие и чрезмерно интенсивные нагрузки могут, наоборот, обернуться травмами и воспалением.)
Люди, которые в зрелом возрасте ведут здоровый образ жизни и регулярно занимаются спортом, могут избежать многих проблем в старости бег и физкультура откладывают наступление когнитивных ухудшений, деменции и проблем с памятью. Спортивные люди в старости легче сосредотачиваются и быстрее справляются с задачами, где надо напрячь мозги, а объем серого вещества в их мозге достоверно выше, чем у тех, кто вел малоподвижный образ жизни. Занятия спортом могут снижать риск нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также, по-видимому, способны замедлить прогрессирование этих заболеваний и улучшать качество жизни пациентов [20].
Физическая активность перестраивает не только наши мышцы, в мозге тоже происходят структурные изменения. Спортивные нагрузки приводят к тому, что мозг лучше кровоснабжается, в нем образуется в два-три раза больше нервных клеток (да-да, нервные клетки в мозге все-таки восстанавливаются точнее, образуются новые нервные клетки из особых клеток-предшественников, правда, только в нескольких специально отведенных местах и в очень небольших количествах) [18].
Главный посредник между физическими нагрузками и благополучием мозга это нейротрофический фактор роста (BDNF, от англ. brain-derived neurotrophic factor). Нейротрофины, к которым относится BDNF, это что-то вроде удобрений для нервных клеток: эти вещества стимулируют развивающиеся нейроны, помогая им созревать и образовывать связи с другими нейронами. Кроме того, если в среде достаточно BDNF, нейроны лучше выживают после воздействия неблагоприятных факторов. После физических нагрузок уровень BDNF в плазме крови и мозге повышается, причем чем выше потребление кислорода во время нагрузки, тем больше растет после нее BDNF [19].