Ребекка Шварцлоуз – Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни (страница 33)

Эта карта представляет собой ландшафт мозга, отображающий людей и предметы в окружающем нас пространстве и, что важнее всего, их значение для нас. Наиболее важные элементы, требующие точного распознавания, отображаются в крупных специализированных зонах. Это напоминает увеличенные области кистей рук на человеческой соматосенсорной карте S1 или увеличенное отображение центральной ямки на зрительной карте V1. Наиболее важным объектам отводится дополнительное пространство. А для людей такими важнейшими источниками информации являются другие люди. Распознавание лиц окружающих людей и их выражений играет для нас первостепенную роль – не только если мы хотим общаться, но и если хотим остаться в живых. То же самое справедливо в отношении распознавания окружающего пространства: важно знать, где мы находимся и как нам попасть в другое место. Но, возможно, самая важная информация, которую мы можем извлечь из карты предметов, заключается в понимании того, как мы формируемся под влиянием окружающего мира. Свойства окружающих нас предметов и существ предоставляют нам специфические возможности для действия или взаимодействия с ними[169]. В свою очередь, эти возможности и наш опыт их использования формируют структуру этой особой карты мозга.

Рис. 31. Основные зоны на человеческой предметной карте мозга. Художник Пол Ким.

Как сформировались специализированные зоны на нашей карте предметов? Учитывая, что зрительные и слуховые карты существуют в мозге зародыша еще до того, как у него появляются зрение и слух, возможно, дети рождаются, уже имея зоны предметов, которых еще не видели? Этот вопрос некоторое время был предметом горячих дискуссий. Но теперь у нас есть правдоподобные версии того, как развиваются (а в некоторых случаях не развиваются) зоны на карте предметов.

Повернем время вспять и окажемся в материнской матке. Волны активности из сетчатки, которые настраивали наши первые зрительные карты, не останавливались в области V1. Но к тому моменту, когда они дошли от сетчатки к таламусу и области V1, в ее ближние и дальние уголки, их сила и связность значительно уменьшились. Под влиянием этих слабых волн отдаленные территории еще незрелой зрительной коры сформировали слабое предпочтение по отношению к сигналам из определенных частей поля зрения[170]. Некоторые из этих клеток также приобрели слабое предпочтение по отношению к движению или простейшим видимым признакам, таким как форма или изгиб линий. Но по большому счету эти клетки оставались в химическом и структурном плане незрелыми для формирования строгих предпочтений и мощных сигналов еще на недели дольше, чем клетки зрительной карты V1, клетки карты звуковых частот A1 и клетки других первичных сенсорных карт. К моменту рождения человека зарождающаяся карта предметов была своего рода ничейной территорией, занятой молодыми нейронами, ожидавшими руководящих указаний.

С момента появления на свет мы получаем зрительный опыт, позволяющий тренировать клетки на этой ничейной территории. Новорожденные дети не выбирают, на что смотреть; обычно они видят то, что взрослые помещают непосредственно у них перед глазами. И в большинстве случаев это лицо самого взрослого. До трехмесячного возраста малыши чаще всего с близкого расстояния видят людей, которые о них заботятся[171]. В одном исследовании при анализе зрительного окружения маленьких детей выяснилось, что на каждый час записи 15 минут приходилось на изображение лиц крупным планом. Расположение человеческих сосков также может быть одним из факторов, способствующих восприятию лиц в младенчестве, поскольку в длительные периоды кормления новорожденный ребенок находится в непосредственной близости от материнского лица. Такое близкое и интенсивное раннее наблюдение за лицами – прекрасный способ обучения незрелых зрительных нейронов, особенно тех, которые уже имеют слабое предпочтение к сигналам из центральной ямки, в результате чего крупный фрагмент карты отводится на отображение и обработку информации о лицах. Важно, что эта территория будет включать в себя веретенообразную зону лиц.

Чтобы лучше понять, как на карте предметов возникают специализированные зоны, группа нейробиологов изучала детенышей макак. У взрослых макак карта предметов похожа на соответствующую карту у взрослых людей[172]; на обеих картах есть специальные зоны, участвующие в обработке образов лиц, частей тела, предметов и сцен. Исследователи показывали изображения новорожденным макакам и сканировали их формирующиеся карты предметов с помощью фМРТ[173]. В результате сканирования не удалось обнаружить признаков существования специализированных зон распознавания лиц или предметов. Наблюдались различные паттерны активности нейронов, соответствовавшие положению предъявляемых изображений на сетчатке, но не типам показанных на них предметов. Специфические и устойчивые ответы на лица и предметы возникали постепенно через пять или шесть месяцев после рождения животного.

Означает ли этот важный процесс возникновения специализаций в первые месяцы жизни, что для формирования таких зон, как веретенообразная зона лиц, в этот период обезьяны должны видеть лица? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые выращивали трех обезьян с момента рождения в таких условиях, когда они не видели лиц ни людей, ни обезьян[174]. Люди, которые ими занимались, носили на лице маски. Когда обезьянам было около трех месяцев, им показали несколько изображений человеческих лиц – это были первые лица, которые они увидели. Возможно, вы думаете, что обезьяны уставились на лица, поскольку увидели их впервые. Но обезьяны стали рассматривать руки людей на картинках более внимательно, чем их лица, – между тем как обезьяны такого возраста обычно направляют внимание именно на лица. Через пять месяцев с помощью метода фМРТ ученые показали, что в мозге этих обезьян нет зон, ответственных за распознавание лиц. Если обезьяны в раннем возрасте не имели возможности видеть лица, на их картах предметов не формировались соответствующие зоны. Однако появились зоны, ответственные за восприятие наиболее подвижных, важных и социально значимых элементов из окружающей среды – частей тела, особенно кистей рук.

Это исследование было проведено на обезьянах, но есть доказательства, что такой же процесс происходит у людей. В результате сканирования мозга маленьких детей методом фМРТ выяснилось, что основные зоны, ответственные за обработку информации о лицах и сценах, можно обнаружить у детей в возрасте от четырех до шести месяцев[175]. В младенчестве и в раннем детстве реакция на предметы разного рода на формирующейся карте предметов становится более устойчивой и четкой. На общей карте выделяются специализированные зоны для наиболее значимых категорий, таких как лица или тела, и они занимают более обширные территории[176]. В частности, зоны лиц продолжают увеличиваться и специализироваться и в подростковом возрасте, что сопровождается постоянным улучшением способности распознавать лица.

Предполагается, что этот длительный период уточнения и нейронной специализации зависит от того, видит ли ребенок лица, однако экспериментально это не подтверждено. Из этических соображений нельзя лишать ребенка возможности видеть лица в первые месяцы или годы жизни. Однако некоторые дети рождаются или воспитываются в таких условиях, в которых они видят лица по-другому. В эту категорию попадают дети, родившиеся с катарактой. Катаракту можно удалить, но время проведения операции влияет на развитие мозга. В частности, если у маленького ребенка левый глаз был временно закрыт плотной катарактой, возможно, у него никогда не разовьется нормальная способность распознавать лица[177]. Не давая левому глазу возможности видеть лица, катаракта лишает правое полушарие информации о лицах в первые месяцы жизни ребенка. Даже после операции и многократных наблюдений лиц в последующие годы у таких людей обычно присутствует как минимум частичное нарушение распознавания лиц. Это долгосрочное нарушение подтверждает, что возможность видеть лица в первые месяцы жизни играет особую и незаменимую роль.

Возможно, дело в том, что через четыре месяца после рождения ребенка мозг уже недостаточно восприимчив для развития зон, ответственных за обработку информации о лицах. Или, может быть, к этому времени ребенок лишается возможности жить в окружении лиц. В первые четыре месяца он преимущественно видит человеческие лица, но ситуация довольно быстро меняется, когда он учится сидеть, ползать, трогать различные предметы и держать их в руках. Время наблюдения за лицами резко сокращается. Вместо этого ребенок гораздо чаще видит руки – как свои собственные, так и руки того, кто его растит, – обычно с игрушкой, чашкой или каким-то другим предметом[178]. Теперь дети исследуют мир, выбирая, с чем они хотят взаимодействовать, и их зрительный опыт определяется новыми положениями и движениями тела. По мере того как лица в поле зрения сменяются руками и предметами, новый зрительный опыт специфическим образом способствует отображению на предметной карте мозга уже не лиц, а частей тела и мелких предметов.

Следующий важный этап в развитии карты предметов наступает примерно в пятилетнем возрасте, когда дети учатся читать. В процессе овладения грамотой у детей развивается новая зона мозга, которая специализируется на обработке написанных слов и последовательностей букв, особенно того алфавита и языка, на котором дети учатся читать[179]. Эта зона развивается прямо рядом с веретенообразной зоной лиц в левом полушарии и со временем захватывает некоторую часть территории лиц, превращая нейроны, ранее предпочитавшие реагировать на лица, в нейроны, предпочитающие письменные символы. Одновременно у детей увеличивается веретенообразная зона лиц в правом полушарии, как бы компенсируя потери в левом.