Женщина, которая постоянно падала

 

введенное греками и просуществовавшее две тысячи лет представление, в рамках которого природа рассматривалась как огромный живой организм: Древние греки рассматривали природу как огромный живой организм. Они считали: если все вещи занимают место, значит, они состоят из материи; если они двигаются, значит, они живые; и поскольку они действуют упорядочено, то используют свой ум. Это была первая великая идея о природе, созданная человечеством. На самом деле греки проецировали себя на макрокосм и утверждали, что он живой и является отражением их самих. Уверенные в том, что природа живая, они не выступали против идеи пластичности или идеи о том, что орган мышления может расти. Сократ в своей «Республике» утверждал, что человек может тренировать свое сознание так же, как гимнасты тренируют свои мышцы.

После открытий, совершенных Галилеем, родилась вторая великая идея, сторонники которой воспринимали природу как механизм. Механицисты проецировали на космос образ машины, описывая Вселенную как огромные «космические часы». Затем они интернализировали этот образ и применяли его к людям. Например, физик Жульен Оффрей де Ла Меттри (1709-1751) написал книгу «Человек-машина» (L`Homme-machine), в которой представил людей в виде механизмов.

Однако далее возникла еще более грандиозная идея природы, снова вдохнувшая в природу жизнь. Её вдохновителями стали Буффон и другие ученые. Согласно этой идее природа представляет собой разворачивающийся процесс, а это значит, что природа воспринимается как история. В соответствии с этой точкой зрения Вселенная является не механизмом, а эволюционирующим процессом, который меняется с течением времени. Идея природы как истории заложила основы теории эволюции Дарвина. Однако для нас наиболее важно то, что эта точка зрения в принципе не отрицала представления о пластических изменениях. Более подробно об этом говорится в Приложении 2 и в первом примечании к этому приложению. См. R.G. Collingwood. 1945. The idea of nature. Oxford: University Press; R.S. Westfall. 1977. The construction of modern science: Mechanisms and mechanics. Cambridge: Cambridge University Press, 90.

Мозг начали рассматривать как механизм: Сравнение с машиной имело ряд важных достоинств; оно позволило проводить более здравые исследования мозга, основанные на наблюдении и свободные от мистицизма. Тем не менее такой способ суждения о живом мозге всегда был обедненным, и сами механицисты это понимали. Гарвей интересовался жизненными силами не меньше, чем механизмами, а Декарт утверждал, что описанное им сложное мозговое устройство приводится в действие душой, хотя и не мог объяснить, как это происходит. Таким образом, он «разрезал» человека на две части: живая (нематериальная) душа может изменяться, и материальный мозг, который на это не способен. Другими словами, он поместил, по остроумному выражению одного философа, «призрака в машину». Кстати говоря, на создание модели нервной системы Декарта вдохновили гидравлические фонтаны в Сен-Жермен-ан-Лей, где подаваемая с помощью помпы вода оживляла двигающиеся скульптуры мифологических персонажей.

Идея локализационизма так же была применена к чувствам, что положило начало теории о том, что каждое из наших чувств… специализируется на обнаружении одной из разнообразных форм окружающей нас энергии: С начала девятнадцатого века ученые стремились понять, что определяет различие наших чувств, и это порождало множество дискуссий. Некоторые утверждали, будто все наши нервы переносят один и тот же вид энергии и что единственное различие между зрением и осязанием носит количественный характер: глаз может улавливать пучок света, потому что он более тонкий и чувствительный орган, чем орган осязания. Другие полагали, что нервы каждого органа чувств переносят энергию разных видов, соответствующих конкретному чувству, и что нервы другого органа чувств не могут замещать нервы другого органа чувств или выполнять его функции. Эта точка зрения победила и была закреплена в виде «закона специфической энергии нервов», предложенного Иоганнесом Мюллером в 1826 году. Мюллер писал: «Нерв каждого органа чувств способен на формирование только одного определенного типа ощущений, а не тех, которые присущи другим органам чувств; таким образом, нерв одного чувства не может занять место и выполнять функции нерва другого чувства». J. Muller. 1838. Handbuch der Physiologie des Menschen, bk. 5, Coblenz, reprinted in R.J. Herrnstein and E.G. Boring, eds. 1965. A source book in history of psychology. Cambridge, MA: Harvard University Press, 26-33, especially 32.

Тем не менее сам Мюллер принимал свой закон с оговорками и признавал, что не уверен в том, вызвана ли специфическая энергия определенного нерва им самим или головным или спинным мозгом. Однако об этих оговорках часто забывали.

Эмиль де Буа-Реймонд (1818-1896), студент Мюллера и его последователь, размышлял над тем, что, появись у нас каким-нибудь образом возможность «кросс-коммутировать» зрительные и слуховые нервы, смогли бы мы видеть звуки и слышать воздействие света. E.G. Boring. 1929. A history of experimental psychology. New York: D. Appleton-Century Co., 91. См. также S.Finger. 1994. Origins of neuroscience: A history of explorations into brain function. New York: Oxford University Press, 135.

Бач-и-Рита определил, что кожа и её рецепторы прикосновения могут заменить сетчатку глаза: С технической точки зрения, картинка может сформироваться на двухмерной поверхности как кожи, так и сетчатки глаза, потому что они обнаруживают информацию одновременно. А благодаря последовательным, или серийным, изменениям информации они обе могут формировать движущиеся картинки.

Бач-и-Рита понял, что участки… гораздо более однородны: Об относительной однородности коры головного мозга свидетельствует тот факт, что ученые, работающие с крысами, могут трансплантировать кусочки «зрительной» коры в ту часть мозга, которая обычно обрабатывает осязательную информацию, и эти трансплантаты начнут обрабатывать сигналы, поступающие от органов осязания. См. J. Hawkins and S. Blakeslee. 2004. On intelligence. New York: Times Books, Henry Holt & Co., 54.

Бач-и-Рита посвятил изучению исключений из теории локализационизма: В 1977 году с помощью новой методики было доказано, что (вопреки утверждению Брока, что человек говорит с помощью левого полушария) 95% здоровых правшей обрабатывают языковую информацию в левом полушарии, а оставшиеся 5% - в правом. Семьдесят процентов левшей обрабатывает эту информацию в левом полушарии, но 15% делают это с помощью правого полушария, а еще 15% используют для этого оба полушария. S.P. Springer and G. Deutsch, G. 1999. Left brain right brain: Perspectives from cognitive neuroscience. New York: W.H. Freeman and Company, 22.

он обнаружил работу Мари-Жан-Пьера Флоренса: Флоренс доказал, что при удалении у птиц больших частей мозга психические функции утрачиваются. Но, наблюдая за птицами в течение целого года, он также обнаружил, что утраченные функции часто восстанавливаются. Он пришел к заключению, что мозг птиц реорганизовал сам себя, так как его оставшиеся части могли взять на себя выполнение утраченных функций. Флоренс утверждал, что нервную систему и мозг следует рассматривать как динамическое целое, а не просто сумму частей, и что преждевременно предполагать, что психические функции имеют неизменное местоположение в мозге. M.-J.-P. Flourens. 1824/1842. Recherches expurimentales sur les propriutus et les fonctions du systume nerveux dans les animaux vertubrus. Paris: Balliure. Бач-и-Риту также вдохновили идеи таких ученых, как Карл Лэшли, Пол Уэйс и Чарльз Шеррингтон, которые доказывали, что мозг и нервная системы могут, в случае удаления частей или нарушения связи между ними, заново обретать утраченные функции.

на этапе закрепления: В настоящее время высказываются предположения, что на этапе закрепления нейроны вырабатывают новые белки и меняют свою структуру. См. E.R. Kandel. 2006. In search of memory. New York: W.W. Norton & Co., 262.

 

 

ГЛАВА 3

КАК ПРЕСТРОИТЬ СВОЙ МОЗГ

 

упускают огромное количество информации: Сканирование мозга, такое как функциональная магнитно-резонансная томография, позволяет измерять активность в участке мозга размером в 1 мм. Однако размер нейрона в поперечнике, как правило, равен тысячной миллиметра. S.P. Springer and G. Deutsch. 1999. Left brain, right brain: Perspectives from cognitive neuroscience. New York: W.H. Freeman & Co., 65.

«никто не обращал внимания»: Джон Каас пытался преодолеть предубеждение против существования пластичности мозга у взрослых людей, распространенное ранее среди исследователей, занимавшихся зрительным восприятием. Он картировал зрительную кору взрослого человека, а затем перекрыл доступ информации, поступающей в неё от сетчатки глаза. С помощью повторного картирования ему удалось продемонстрировать, что всего за несколько недель на карте поврежденного участка коры, появились новые рецептивные поля. Один из обозревателей Science отверг статью с описанием исследования Касса, считая его результаты невозможными. В конце концов она была опубликована в J.H. Kaas, L.A. Krubitzer, Y.M.Chino, A.L. Langston, E.H. Polley, and N. Blair. 1990. Reorganization of retinotopic cortical maps in audit mammals after lesions of the retina. Science, 248(4952): 229-31. Merzenich assembled the scientific evidence for plasticity in D.V. Buonomano and M.M.Merzenich. 1998. Cortical plasticity: From synapses to maps. Annual Review of Neuroscience, 21:149-86.

у каждого из них есть общая карта для сросшихся пальцев вместо двух для каждого в отдельности: Использованная в данном случае методика сканирования называется магнитоэнцефалографией (МЭГ). Нейронная активность приводит к возникновению электрической активности и магнитных полей. Магнитоэнцефалограф обнаруживает эти магнитные поля и сообщает нам, где возникает активность. A. Mogilnes, J.A. Grossman, U. Ribary, M. Joliot, J. Volkmann, D. Rapaport, R.W. Beasley, and R. Llinbs, 1993. Somatosensory cortical plasticity in adult humans revealed by magnetoencephalography. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 90(8): 3593-97.

как подобный топографический порядок возникает на карте мозга: при создании топографических карт природа осуществляет два преобразования: пространственная организация (пальцев кисти) трансформируется в организованную временную последовательность, которая затем преобразуется в пространственную организацию (пальцев кисти на карте мозга). Яркой демонстрацией возможностей мозга по созданию нового топографического порядка вместо старого может служить история одного пациента из Франции. В 1996 году мужчине из Лиона ампутировали обе кисти, а затем трансплантировали две новые кисти. До трансплантации французские врачи провели функциональную магнитно-резонансную томографию для картирования двигательной коры мужчины, которая, как и ожидалось, показала, что в результате полной утраты входящей информации от кистей рук его мозг создал в их карте аномальную топографию. В 2000 году после трансплантации обеих кистей они составляли карту двигательной коры через два, четыре и шесть месяцев после операции и выяснили, что трансплантированные руки начали «распознаваться и активироваться чувствительной корой», а карта обрела нормальную топографическую организацию. P. Giraux, F. Sirigu, F. Schneider, and J-M. Dubernard. 2001. Cortical reorganization in motor cortex after graft of both hands. Nature Neuroscience, 4(7): 691-92.

Топографический порядок появляется из-за того, что многие из наших повседневных видов деятельности предполагают повторение последовательных действий в определенном порядке: Выяснив, что карты мозга формируются под влиянием распределения поступающей к ним информации по времени, он тем самым раскрыл загадку своего первого эксперимента, во время которого он перерезал нервы кисти руки обезьяны, и они перемешались – «провода перекрестились», - но при этом у обезьяны остались нормально организованные топографические карты. Даже после перемешивания нервов сигналы от пальцев поступали в фиксированной временной последовательности – большой палей, затем указательный, затем средний, - обеспечивая топографическую организацию карт. См. M.M.Merzenich, 2001, 69.

обученные нейроны активировались быстрее: Команда ученых обнаружила, что нейроны могут обрабатывать второй сигнал через 15 миллисекунд после первого. Они также определили, что временные фрагменты, в течение которых мозг обрабатывает и интегрирует информацию, могут составлять от десятков миллисекунд до нескольких десятков секунды. Это исследование давало ответ на вопрос: когда мы говорим, что нейроны, активирующиеся вместе, соединяются между собой, что конкретно мы имеем в виду под словом «вместе»? Совершенно одновременно? Проанализировав свою собственную работу и работы других ученых, Мерцених и Дженкинс определили, что в данном случае «вместе» означает, что нейроны должны активироваться в промежутке от тысячных до десятых долей секунды. M.M.Merzenich and W.M.Jenkins. 1995. Cortical plasticity, learning, and learning dysfunction. In B. Julesz and I. Kovbcs, eds., Maturational windows and adult cortical plasticity. SFI studies in the sciences of complexity. Reading, MA: Addison-Wesley, 23:247-64.

причины большего размера мозга у детей–аутистов: Исследования с применением сканирования мозга показывают, что у детей, страдающих аутизмом, мозг больше, чем у нормальных детей. По мнению Мерцениха, это различие практически полностью определяется избыточным ростом жировой оболочки вокруг нейронов, которая помогает быстрее проводить сигналы. По его словам, это различие возникает «в возрасте от шести до десяти месяцев», когда происходит выработка большого количества BDNF.

часть задачи, стоящей перед учеными, состоит в том, чтобы найти наиболее эффективный способ тренировки мозга: Для того чтобы упражнения для мозга приносили пользу, они должны носить «обобщенный» характер. К примеру, вы пытаетесь с помощью тренировок улучшить обработку временной информации. Если бы вам пришлось тренировать людей лучше распознавать определенный временной интервал (75 миллисекунд или 80, 90 и т.п.), то для достижения этой цели вам понадобилась бы вся жизнь. Однако Мерцених и его команда обнаружили, что достаточно научить мозг эффективно распознавать несколько интервалов, а это уже позволит людям распознавать многие другие интервалы. Иными словами, тренировка способствует обобщению, в результате чего человек улучшает обработку временной информации для всего диапазона временных интервалов.

 

ГЛАВА 4