Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге
- Автор: Линден Дэвид
- Год: 2022
- Язык: русский
- Год: Синдбад
- ISBN: 978-5-00131-420-2
- Переводчик: Юрий Яковлевич Гольдберг
- Жанр: Биология
Электронная книга - «Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге». Краткое содержание книги:
Авторы описывают самые удивительные особенности мозга, честно объясняя, что известно, а что пока неизвестно ученым о работе нервной системы. Книга увлечет всех, кто интересуется наукой о мозге.
РИС. 5. Кадры интервальной съемки новых шипиков, появившихся за день у мыши-подростка. Стрелки указывают на шипик, который исчез после первого дня, и новые шипики, которые появились между первым и вторым днем. Масштабная метка = 5 микрон.
Фото: Джосия Бойвин (лаборатория Уилбрехт)
Систематически, день за днем, наблюдая за нейронами, мы видим, как они образуют соединения, а в последующие дни разрывают большинство из них. Мы полагаем, что таким образом нейроны испытывают возможные связи со своими соседями. Мозг подростка может каждую неделю формировать, а затем утрачивать более 25 % своих связей[55]. К ранней юности эта динамика может упасть до 10 % и ниже, в зависимости от участка мозга. Поскольку связи нейрона важны для его сетевых взаимодействий, функциональная идентичность каждого нейрона в развивающемся мозге может радикально меняться от недели к неделе. (Только представьте, что через неделю вы будете на 25 % другим! Что сказали бы ваши близкие?) У взрослого человека общее количество связей уменьшается — как и возможности образования новых связей.
Что дает нам знание того, как ведут себя нейроны в лобных долях мозга подростка? Масштабный круговорот нейронных связей объясняет, почему у подростков лобные доли работают не так эффективно, как у взрослых. В то же время этот процесс открывает широкие возможности для разных форм обучения и обеспечивает гибкость перед лицом перемен. Эти нейронные связи в лобных долях могут быть главным субстратом, на котором формируется взрослая личность человека и его склонности. Формирование индивидуальности можно представить как фигурную стрижку быстрорастущих садовых деревьев. Но тогда возникают вопросы: как происходит эта стрижка? И кто (или что) ее выполняет?
И вот здесь на первый план выходит опыт. Пока вы читаете эти строки, в каждом развивающемся мозге на нашей планете бесчисленное множество новых синапсов пребывает в состоянии неопределенности. Какие из них сохранятся и почему? Максимум, что мы можем сказать, — этим процессом движет обучение методом проб и ошибок на основе активного опыта. Наблюдая и подсчитывая возникающие и утраченные связи между нейронами, исследователи видят, что при освоении человеком нового навыка или правила сохраняются целые группы новых связей. Например, при овладении новым моторным навыком шипики, выросшие в моторных зонах коры, не исчезают[56]. Новые связи в лобных долях также сохраняются, если какие-либо две вещи сопровождают друг друга — например, когда звук, зрительный образ или запах ассоциируются с чем-то причиняющим боль[57] или приятным[58].
Недавние эксперименты дают основание предположить, что нейроны также отслеживают некоторые аспекты личности. То есть появление и исчезновение синаптических связей в лобных долях, по всей видимости, не просто отражает события внешнего мира, как приятные, так и неприятные. Этот процесс предполагает также оценку выработанной мозгом стратегии в соответствии с результатом: «Что я только что попробовал?» и «Хорошо это для меня или плохо?»[59]. Результаты экспериментов указывают на то, что самопорождаемое исследование по методу проб и ошибок способствует формированию нейронной архитектуры лобных долей. Таким образом, при активных действиях человека нейронные сети лобных долей формируются не так, как при пассивном наблюдении за миром[60].
Если вы не увлекаетесь садоводством, фигурной стрижкой деревьев, нейронами и подростковой психологией, у вас могут возникнуть сомнения в значимости этих наблюдений. Вы можете подумать: «Ну и что? Эти процессы происходили в лобных долях всех млекопитающих на протяжении их долгой эволюции; тот факт, что теперь мы можем наблюдать за происходящим, ничего не меняет. Суть осталась прежней — лобные доли у подростков незрелые». На мой взгляд, возможность наблюдать и понимать, как растут и соединяются между собой нейроны на стадии формирования личности, в корне меняет ситуацию.
Если вернуться назад и вообразить, что подростки мало отличаются от пациентов, у которых отсутствуют лобные доли мозга, то можно прийти к выводу, что их следует защищать от самих себя и от окружающего мира. В этом случае можно было бы просто помещать их в безопасное место и ждать, когда они вырастут[61]. С другой стороны, если уяснить, что лобные доли состоят из нейронов, жадно впитывающих информацию, на основе которой они сами себя формируют, и осознать, что способность нейронов к изменениям снижается с каждым днем, то возникнет желание выталкивать подростков в мир, чтобы они получили суровые уроки жизни. Отправим их в лагерь в арктическую пустыню!
55
Y. Zuo, A. Lin, P. Chang, and W. B. Gan, «Development of Long-Term Dendritic Spine Stability in Diverse Regions of Cerebral Cortex», Neuron 46 (2005): 181–189; A. J. Holtmaat, J. T. Trachtenberg, L. Wilbrecht, G. M. Shepherd, X. Zhang, G. W. Knott, and K. Svoboda, «Transient and Persistent Dendritic Spines in the Neocortex in vivo», Neuron 45 (2005): 279–291; C. M. Johnson, F. A. Loucks, H. Peckler, A. W. Thomas, P. H. Janak, and L. Wilbrecht, «Long-Range Orbitofrontal and Amygdala Axons Show Divergent Patterns of Maturation in the Frontal Cortex across Adolescence», Developmental Cognitive Neuroscience 18 (2016): 113–120.
56
T. Xu, X. Yu, A. J. Perlik, W. F. Tobin, J. A. Zweig, K. Tennant, T. Jones, and Y. Zuo, «Rapid Formation and Selective Stabilization of Synapses for Enduring Motor Memories», Nature 462 (2009): 915–919.
57
C. S. W. Lai, T. F. Franke, and W. B. Gan, «Opposite Effects of Fear Conditioning and Extinction on Dendritic Spine Remodelling», Nature 483 (2012): 87–91.
58
F. J. Muñoz-Cuevas, J. Athilingam, D. Piscopo, and L. Wilbrecht, «Cocaine-Induced Structural Plasticity in Frontal Cortex Correlates with Conditioned Place Preference», Nature Neuroscience 16 (2013): 1367–1369.
59
C. M. Johnson, H. Peckler, L. H. Tai, and L. Wilbrecht, «Rule Learning Enhances Structural Plasticity of Long-Range Axons in Frontal Cortex», Nature Communications 7 (2016): 10785.
60
Вероятно, это не новость для учителей, но, смею надеяться, убедительный довод в пользу дополнительных усилий по созданию активной обучающей среды.
61
Крис Эрскин из Los Angeles Times шутит, что пытался справиться с подростковыми проблемами тринадцатилетнего сына, запирая его в картонной коробке, но потом все-таки отправил его в летний лагерь; http://www.latimes.com/home/la-hm-erskine-20160718-snap-story.html.