Дэвид Иглмен – Живой мозг (страница 36)
По этой причине гипотетическому Фреду Уильямсу не светят успехи на корте: мозг не получает за них вознаграждения. Нейронные карты в его мозге, как и ваши в вашем, отражают стратегии, получившие положительную обратную связь.
Данные представления открывают новые пути восстановления мозга после повреждений. Представим, что у вашей подруги случился инсульт, повредивший участок моторной коры, и в результате одна рука у нее почти парализована. После многих безуспешных попыток использовать ее она отчаивается и в повседневной жизни начинает пользоваться только здоровой рукой. Это типичный сценарий, но в результате и без того слабо действующая рука все больше слабеет.
Уроки нейронных связей подсказывают метод лечения, на первый взгляд противоречащий логике, — индуцированная ограничением двигательная терапия: пациентке пристегивают к туловищу здоровую руку, чтобы ею нельзя было пользоваться. В результате женщине приходится все обиходные дела выполнять ослабленной рукой. Этот простой метод позволяет снова натренировать моторную кору: поврежденная рука вынуждена действовать и плюс к тому остроумно использует силу нейронных механизмов, заложенных в основе желания и вознаграждения. Тем более что у пациентки сильна внутренняя мотивация донести бутерброд до рта, открыть ключом входную дверь, поднести мобильник к уху и выполнять все прочие действия, обеспечивающие ей достойную самостоятельную жизнь. Хотя такая терапия на первых порах приводит пациента в отчаяние, она зарекомендовала себя как наиболее эффективный способ лечения, поскольку принуждает мозг пробовать новые методы и стратегии, а вознаграждение позволяет закреплять наиболее действенные из них.
Помните обезьян из Сильвер-Спринг, у которых изменились карты тела? Как выясняется, идея индуцированной ограничением терапии берет начало в тех давних исследованиях. У всех обезьянок были повреждены нервные волокна кисти одной руки, и Эдвард Тауб задался вопросом, перестали ли его подопытные использовать поврежденную руку просто потому, что здоровой было лучше и удобнее выполнять экспериментальные задачи. Чтобы проверить, так ли это, Тауб помещал здоровую руку каждой обезьяны на перевязь, чтобы она не могла ею пользоваться. Это ставило зверьков перед трудной задачей: на одной руке повреждены нервы, а другую, здоровую, использовать нет возможности. Если животное испытывало голод, выход был один: пустить в ход больную руку, что обезьянки и делали. Как ни парадоксально, но, чтобы преодолеть недуг, пришлось доставить обезьянам еще больший дискомфорт, но именно это и помогло решить проблему15.
Теперь вернемся к Фэйт. Способны ли собаки передвигаться на задних лапах? Конечно. Однако у большинства псов нет ни желания, ни мотивации попробовать передвигаться бипедальным способом и явно нет резона осваивать его. В этом и состоит причина, почему прославилась Фэйт: не потому, что она единственная среди собачьего племени могла бы передвигаться на задних лапах, а потому, что единственная на практике доказала это. Аналогичная ситуация, когда незрячий человек использует эхолокацию. Как выясняется, люди с отменным зрением тоже способны освоить этот метод16, просто у большинства зрячих недостаточно мотивации, чтобы затрачивать многие часы на реорганизацию своих нейронных полей.
* * *
Вознаграждение — мощный стимул, запускающий перестройку нейронной сети, но, что еще лучше, для каждой новой подстройки вашему мозгу не требуется ни лакомств, ни денег. В общем случае модификации в нейроцепочках инициируются чем-то соответствующим вашим целям. Если вы живете на Крайнем Севере и вам нужны данные о зимней рыбалке и характеристиках разных типов льда, именно эта информация закодируется в вашем мозге. И наоборот: если вы обитаете в районе экватора, вам необходимо знать, как выглядят ядовитые змеи и какие грибы пригодны в пищу; соответственно, ваш мозг отведет ресурс под эти знания. Ориентируясь на релевантность, как на путеводную звезду, мозг покладисто выбирает из массы деталей важные. Миллиарды нейронов образуют колоссальное полотно и, вышивая на нем образ мира, в котором нам случилось жить, мы развиваем умения в любом деле, соответствующем нашим потребностям, будь то баскетбол, театральное искусство, бадминтон, древнегреческая литература, прыжки в воду с экстремальной высоты, видеоигры, народные танцы или виноделие. Если задача в какой-то степени согласуется с более широкими целями, она найдет отражение в схеме нашей нейронной сети.
В качестве аналогии вспомните, что правительства практикуют непрерывную реорганизацию. В ответ на террористические атаки 11 сентября 2001 года изменения в свою структуру внесло правительство Соединенных Штатов: было создано Министерство внутренней безопасности, которое включило в себя и реорганизовало 22 существовавших на тот момент правительственных агентства безопасности. Точно так же тлеющие угли холодной войны вызвали в 1947 году крупные структурные изменения, в частности способствовали созданию Центрального разведывательного управления. Что уж говорить о тысячах менее существенных поправок, посредством которых правительство подстраивается под текущие цели государства и события во внешнем мире. Бюджеты то раздуваются, то съеживаются в зависимости от смены приоритетов. Когда над страной нависает внешняя угроза, разрастаются военные бюджеты, а в мирное время больше средств направляется на социальные цели. Как и мозг, государство реагирует на изменившуюся обстановку, маневрируя своими ресурсами и структурными реорганизациями, чтобы во всеоружии встретить очередной вызов.
Как мозг узнаёт, что произошло нечто важное и ему требуется соответствующим образом изменить схемы нейронных связей?
Одна из его стратегий — задействовать свою пластичность, когда события во внешнем мире связаны между собой. Иными словами, кодировать только те события или явления, которые случаются одновременно (например, вид коровы сопровождается звуком мычания). По этой логике связанные друг с другом события в мозговой ткани тоже соединяются. Важно здесь то, что необходимые перемены происходят замедленно, поскольку иногда два события случайно совпадают во времени, образуя ложную связь (например, если вы при виде коровы вдруг услышали собачий лай). Для мозга было бы неразумно постоянно хранить все случайные совпадения, отсюда и его решение вносить изменения не спеша, по чуть-чуть зараз. Это позволяет ему кодировать только те явления (события), которые обычно совпадают. На фоне общего шума реальные совпадения выделяются тем, что раз за разом происходят в один и тот же момент.
И все же, несмотря на всю мудрость медленных поступательных перемен, операционное меню мозга не ограничивается лишь извлечением закономерностей. Рассмотрим обучение с одного раза: скажем, вы дотронулись до раскаленной плиты и сразу же уяснили, что больше так делать не надо. Экстренное обучение служит гарантией того, что мы накрепко запомним события, угрожавшие нашей жизни или нашим конечностям. Но за подобным обучением стоят и другие причины. Вспомните, как в детстве вы узнавали новые слова (например, тетя объясняла вам: «Этот фрукт называется гранат»). Вам не требовалось усваивать данное слово в экстремальных условиях, как и вашей тете не было нужды неоднократно повторять, что оно обозначает. Она спокойно и всего один раз произнесла его, а вы сразу же запомнили. Почему? Потому что в вашем представлении это была особенная ситуация. Вы любили тетю, к тому же узнанное от нее слово несло вам социальную пользу: вы узнали, как называется этот фрукт, и теперь могли попросить дать вам его. Данный урок вы усвоили с одного раза не потому, что вам грозила опасность, а в силу его актуальности.
Внутри мозга актуальность выражается через действие систем, которые выделяют химические вещества, называемые нейромодуляторами17. Эти вещества позволяют переменам происходить только в конкретных местах и в конкретное время, а не повсеместно и одномоментно18. Наибольшую значимость среди таких химических веществ имеет ацетилхолин[44]. Высвобождающие это вещество нейроны активируются под действием как вознаграждения, так и наказания. Они активны, когда животное изучает задачу и хочет что-то изменить, но инертны, когда задача прочно освоена19.
Наличие ацетилхолина в определенной области мозга повелевает ей измениться, но каким образом — не уточняет. Иными словами, когда холинергические нейроны (те, что высвобождают ацетилхолин) активны, они просто повышают пластичность целевой области мозга. В противном случае пластичность соответствующей области мала или вообще отсутствует20 (рис. 6.2).
Рис. 6.2.
D. Eagleman and J. Downar, Brain and Behavior, Oxford University Press
Приведу пример. Допустим, я сыграл для вас на пианино ноту, скажем фа-диез. Она вызывает активность в вашей слуховой коре, но площадь участка, отведенного под нее, не меняется, потому что этот звук не означает для вас ничего примечательного. Теперь допустим, что каждый раз, нажимая на эту клавишу, я угощаю вас шоколадным печеньем. В этом случае звучание ноты приобретает смысл, соответственно, предоставляемая ей территория расширяется. Ваш мозг выделяет больше места на эту частоту, поскольку получаемое вознаграждение указывает ему, что нота фа-диез чем-то важна для вас.