Каковы же были результаты содержания крыс в Диснейленде? По сравнению с крысами, выращенными в «обедненной» среде – без игрушек и почти без товарищей для игр, – крысы из Диснейленда обладали мозгом, который был физически больше. Даймонд показала, что в обогащенной среде ветви дендритов (тех самых входных структур нейронов, которые похожи на ветви деревьев) растут и расширяются, позволяя клеткам получать и обрабатывать больше информации. Более того, она показала, что в таком мозгу больше не только дендритных ветвей, но и соединений-синапсов, больше кровеносных сосудов (это означает лучший доступ к кислороду и питательным веществам) и полезных для мозга химических веществ – таких как нейротрансмиттер ацетилхолин и другие факторы роста.
Профессор Даймонд объяснила, что различия в размерах мозга крыс были непосредственным отражением окружающей среды. Иными словами, размер и функционирование мозга – крысиного или человеческого – очень чувствительные параметры, реагирующие на все аспекты любой заданной среды – физической, психологической, эмоциональной и когнитивной. Именно это – постоянное взаимодействие между мозгом и средой в сочетании со способностью мозга отзываться на это изменением своей анатомической структуры и физиологии – имеют в виду нейробиологи, говоря о «пластичности мозга». Стимулируйте мозг новыми заданиями, общением с новыми людьми – и он отреагирует созданием новых связей. А это, в свою очередь, вызовет увеличение размеров. Но если вы лишите свой мозг новых стимулов или заставите его скучать, день за днем занимаясь одним и тем же монотонным делом, – то связи, которые у вас уже есть, зачахнут, а мозг просто съежится.
Итак, мозг постоянно отзывается на то, как человек взаимодействует с окружающей средой. Чем разнообразнее и сложнее ваше взаимодействие с миром, тем больше нейронных связей образуется в мозгу. И наоборот, чем беднее окружающая вас среда и ваш опыт, тем меньше будет нейронных связей. В крысах, выращенных в Диснейленде, не было ничего особенного: вообще, все крысы в эксперименте обладали одинаковой способностью реагировать на раздражители. Играете ли вы на пианино? Если да, то часть мозга, которая отвечает за двигательные функции кистей рук, у вас изменилась по сравнению с теми, кто не играет на пианино. Вы рисуете? Играете в теннис? А может быть, в боулинг? Все это изменяет мозг. Сегодня мы понимаем: даже повседневные вещи, которые мы узнаем (не важно, что это: имя официанта, который принимает у вас заказ в кафе, или название фильма, который хочется посмотреть), обучают наш мозг. Они вынуждают мозг производить микроизменения в собственной структуре.
Пожалуй, для первого дня поразительной информации было слишком много, чтобы мы могли надежно ее усвоить. То первое занятие на курсе «Мозг и его потенциал» изменило мою жизнь. Я вошла в аудиторию любопытной, полной энтузиазма первокурсницей, жаждущей впитать в себя все-все-все, а вышла… любопытной, полной энтузиазма первокурсницей с новой целью и смыслом жизни. Теперь я твердо знала, чем хочу заниматься дальше: изучить ту неоднородную массу ткани, которую только что видела в руках профессора, и открыть хотя бы некоторые ее секреты, чтобы понять, каково это – быть человеком. Так я решила стать нейробиологом.
* * *
В течение следующих лет я изучила немало самых разных курсов доктора Даймонд, включая сверхпопулярную «Топографическую анатомию человека» и более продвинутый курс «Нейроанатомии». Вероятно, вы не представляете, сколько страсти, энтузиазма, ясности (плюс немного магии) необходимо, чтобы сделать занятие по анатомии интересным. Курс топографической анатомии человека – это необходимость заучивать наизусть все «детали» нашего тела, от костей до мышц (включая соединения костей), а также все без исключения внутренние органы и связи между ними. В теле человека более 7500 частей. Можете себе представить, какая громадная задача – заучить их все наизусть! Если бы преподаватель представлял студентам всю эту анатомическую информацию скучным списком, то изучение анатомии напоминало бы чтение бухгалтерского отчета или изучение свежих поправок к налоговому кодексу – сухо, скучно и тоскливо! Но профессор Даймонд раскрывала перед нами панораму человеческого тела так, будто это было лучшее наше приключение, путешествие в другую вселенную – знакомую и неизвестную. Она умела переводить любую информацию на личный уровень. Например, говорила, что знакомство с анатомией многому научит нас, расскажет о том, что мы за люди. Раз уж мы собираемся пользоваться собственным телом и мозгом до конца жизни, разве не разумно знать, с чем, собственно, мы работаем?
Наш преподаватель мастерски смешивала занятную информацию о происхождении того или иного анатомического термина или малоизвестного анатомического факта с более фундаментальными знаниями. Таким образом даже самый крохотный факт становился важным и значимым в наших глазах.
К примеру, она могла спросить:
– Слово uterus (матка) на латыни значит «истерия». Вы согласны?
или:
– Знаете ли вы, какой орган в теле человека самый крупный? Это кожа! Заботьтесь о ней!
или:
– Посмотрите, как интересно следить за психологическим восприятием волос и причесок! Мы могли бы организовать целый курс на эту тему!
Каждым замечанием на своих лекциях она придавала анатомии личностный характер, оживляла эту сухую науку. Помню, в середине семестра, когда я посещала курс топографической анатомии человека, я попала на концерт танцевальной группы Элвина Эйли – она впервые выступала в Целлербах-холле на территории нашего университета. Тогда я увидела их знаменитый номер «Откровения» и была очарована танцем. Но не только: мы как раз изучали суставы и мышц ног, так что я могла оценить все движения на сцене на совершенно ином, анатомическом уровне. Фигуры и движения танцоров стали для меня лучшим доказательством красоты и совершенства человеческого тела.
Доктор Даймонд вдохновляла нас. При взгляде на нее было совершенно очевидно, что она любит и ценит все, о чем рассказывает, и искренне хочет внушить нам такую же любовь к своему предмету, ко всему огромному массиву информации. Она любила не только свою науку, но и студентов, и всегда готова была отвечать на наши вопросы. Чтобы познакомиться хотя бы с некоторыми из 150 студентов своего курса, она время от времени вытягивала случайные имена из шляпы и угощала двоих студентов обедом – просто чтобы поболтать с ними за едой. Когда я занималась на ее курсе, профессор приглашала всех приходить в любой день с утра пораньше на теннисный корт в северной части кампуса и играть с ней в теннис. Звучит как идеальный вариант для хорошего теннисиста, но не для девочки-ботаника из Саннивейла. Тогда я позволила своей стеснительности взять верх. Ни разу за все годы учебы в Беркли я не набралась храбрости, чтобы поиграть с Даймонд. Со студенческих времен для меня это самый серьезный повод для сожалений из категории «зря не сделала».
Педагогическое волшебство профессора Даймонд уже тогда начинало действовать на меня. Помню, одну лабораторную работу: на нескольких столах были разложены различные органы, а мы должны были подробно рассмотреть их. Меня особенно заинтересовала плотная печень с небольшим кусочком желчевыводящего протока. Я быстро разобралась в образце и нашла на нем все, что нам рассказывали о печени на лекции. Затем к столу подошел другой студент и спросил, что мы должны здесь увидеть. Я объяснила ему все, что сама обнаружила на образце печени, и он, кажется, быстро все понял. Следующие полчаса я провела рядом с печенью, объясняя всем, кто подходил, особенности этого органа. В тот день я стала экспертом по анатомии печени. Мне кажется, помимо всего прочего, в тот день я стала учителем и усвоила ценный урок, который пригодился мне в дальнейшем: лучший способ глубоко изучить предмет – это учить ему других. Я и сегодня пользуюсь этим принципом.
Разумеется, курс топографической анатомии человека профессора Даймонд произвел сильное впечатление не только на меня и понравился не мне одной. В последний день занятий несколько студентов принесли цветы и буквально осыпали ими профессора! Я тоже была там, кричала и радовалась вместе с ними. Мы отмечали завершение великолепного курса, и единственное, о чем я жалела, – что сама не додумалась принести цветы.
Послушайте моего профессора!
В наш цифровой век вы тоже можете увидеть некоторые из лекций профессора Даймонд. Просто задайте Marian Diamond в поиске на YouTube. Найдите и послушайте!
Что мы знаем о мозге таксистов
С той поры, когда Мариан Даймонд проводила первые опыты на грызунах, живущих в обогащенной среде, мы серьезно продвинулись вперед в понимании пластичности мозга. Теперь у нас хватает доказательств этой пластичности – в том числе и у человека. Один из лучших примеров пластичности мозга у взрослых описан моей коллегой Элеанор Магвайр из лондонского Университетского колледжа. Элеанор не стала посылать участников эксперимента на год в Диснейленд. Вместо этого она исследовала группу людей, которые за небольшое время должны были усвоить массу очень конкретной, подробной и специфической информации о своем родном городе. Речь идет о лондонских таксистах. Видите ли, перед каждым лондонским таксистом стоит сложная задача выучить на память более 25 000 улиц Лондона, тысячи ориентиров, достопримечательностей и других интересных мест, и научиться свободно ориентироваться среди всего этого богатства. Время интенсивной учебы, необходимый для усвоения этой информации, называется периодом приобретения знаний. Это занимает, как правило, три-четыре года. (Если вам случится увидеть в Лондоне людей, которые разъезжают на скутерах с разложенными на руле картами, знайте: это кандидаты в лондонские таксисты осваивают свое ремесло!)
Лишь небольшая часть кандидатов в таксисты в конце концов проходит строгий экзамен, у которого страшное название «Виды». Те, кому удается сдать его, действительно могут похвастать внушительным и обширным пространственным и навигационным знанием Лондона. Согласитесь, интересная группа для изучения мозга!
При работе с лондонскими таксистами команда Элеанор сосредоточилась на анализе размеров гиппокампа. Об этой части мозга мы будем много говорить в следующих главах. Гиппокамп – вытянутая структура, формой напоминающая морского конька и расположенная в глубине височной доли мозга (собственно, слово hippocampus по-гречески и значит «морской конек»). Она необходима для перехода кратковременной памяти в долговременную, задняя часть гиппокампа «отвечает» за функцию пространственной памяти. Соответственно, Магвайр и ее коллеги ожидали, что задняя часть гиппокампа (та, что расположена ближе к затылку) у таксистов окажется крупнее, чем у испытуемых из контрольной группы – людей одного с таксистами возраста и образования, которые не заучивали 25 000 улиц. Ожидаемый результат ученые и получили.
Эти и другие исследования, в ходе которых сравнивался мозг специалистов и неспециалистов (среди изученных групп – музыканты, танцоры и люди определенных политических пристрастий), наглядно продемонстрировали пластичность человеческого мозга. Но «пластичность» – всего лишь одно из возможных объяснений сделанного открытия. Другое объяснение – в том, что люди, которым удается сдать экзамен и получить работу лондонского таксиста, с самого начала обладали гиппокампом, задняя часть которого крупнее обычного. Иными словами, вполне может оказаться, что только люди с крупным задним гиппокампом, обеспечивающим им повышенную способность к пространственной навигации, могут стать лондонскими таксистами. Если бы дело обстояло именно так, то ни о какой пластичности в данном случае речь бы не шла.
Но как же различить эти два варианта? Проверяя гипотезу о том, что процесс обучения на водителя такси в Лондоне меняет человеческий мозг, надо взять группу людей, начинающих обучение, и проследить за тем, как со временем меняется их мозг. Можно также сравнить мозг тех, кому удалось пройти экзамен, и тех, кто провалил его. Именно это и сделала Элеанор со своей командой. Такого рода исследования весьма убедительны, поскольку можно четко связать любые изменения мозга с обучением в школе таксистов. В результате ученые выяснили: перед началом обучения у всех горящих энтузиазмом кандидатов в таксисты не было никакой разницы в размерах гиппокампа. Через три-четыре года, когда обучение закончилось и было известно, кто прошел экзамен, а кто нет, они повторили исследование. Выяснилось, что у кандидатов, сдавших экзамен, задняя часть гиппокампа стала значительно крупнее, чем до начала обучения. Вуаля! Вот вам пластичность мозга во всей красе! Кроме того, задняя часть гиппокампа у этой группы кандидатов оказалась крупнее, чем у тех, кто не смог сдать экзамен. В общем, этот эксперимент показал: успешное обучение на таксиста и правда увеличивает гиппокамп. А у тех, кто не сумел усвоить знания, этот отдел мозга увеличивается гораздо слабее. Это всего лишь единичный пример повседневной, очень наглядной пластичности мозга. Все, что мы делаем в жизни, а также то, как долго и насколько интенсивно мы это делаем, – влияет на наш мозг. Займитесь всерьез наблюдением за птицами, – и зрительный отдел вашего мозга изменится так, чтобы вы смогли распознавать мелких птичек в ветвях деревьев. Запишитесь в школу танго – и ваш двигательный отдел изменит конфигурацию, чтобы вместить все движения, которые вы должны делать ногами. Много лет назад в аудитории профессора Даймонд я усвоила очень важный жизненный урок: мы сами ежедневно формируем собственный мозг.
Мой собственный эксперимент с охранниками
Лондон – не единственный город, где определенные категории работников должны обладать особыми умениями. В Нью-Йорке то же можно сказать о сотрудниках служб, занятых фейс-контролем. Представьте, сколько лиц они должны знать на память, без труда распознавать их и отличать от чужих, если они работают, к примеру, в тридцати- или сорокаэтажной высотке! Будь у меня такая возможность – я бы с удовольствием провела эксперимент с нью-йоркскими охранниками: исследовала бы у них области мозга, занятые в распознавании лиц. А потом сравнила бы ее размеры с размерами той же области у других работников коммунальных служб, которым, не нужно запоминать такое множество лиц (к примеру, кассиров метро). Где в мозгу находится центр распознавания лиц? В нижней части височной доли мозга, там располагается уникальная область, известная как веретенообразная долька. Если эта область повреждена, человек не сможет различать черты лица – такое состояние называется прозопагнозией. В этом случае человек не узнает людей по лицам, и ему приходится запоминать другие их особенности – такие как голос, прическа, походка, манера одеваться. Но я рискнула бы предсказать, что у охранников, которые специально развивают у себя умение быстро узнавать сотни лиц, веретенообразная долька окажется существенно крупнее, чем у кассиров метро. Может быть, когда-нибудь мне удастся проделать этот эксперимент.
Моя личная обогащенная среда: приключения в Бордо
В колледже я была сосредоточена в основном на успеваемости, хотя я и встречалась на первых двух курсах с парой ребят (достаточно неуклюже, если честно). Должна признаться: хоть я и стеснялась роли молоденькой девушки, в остальном я всегда была искательницей приключений. Мне страсть как хотелось посмотреть мир, попутешествовать. В университете нашлась идеальная для меня программа обучения за границей, и на третьем курсе я подписалась на нее. Оказалось, что в некоторых учебных заведениях мне могут даже зачесть естественнонаучные курсы, необходимые для специализации по физиологии и анатомии, так что я не потеряю время на пересдаче. Больше всего мне хотелось попасть во Францию. Французский язык очаровал меня еще в девятом классе, когда я только начинала его изучать, так что выбирала я между двумя университетами – в Бордо и Марселе. Иными словами, между вином и буйабесом. Выбор был очевиден: я предпочла вино! Подписываясь на третий курс за границей, я, конечно, ожидала приключений. Но я даже не догадывалась, какой обогащенной средой обитания в следующие двенадцать месяцев станет для меня Франция с ее уникальной культурой, чудесным языком, сильными традициями, прекрасной кухней и винами, стильными нарядами, поразительными музеями, грамотной системой образования и красивыми во всех отношениях гражданами – в особенности мужчинами!