Главная страница

Пластичность мозга. Потрясающие факты отом, как мысли способны


Скачать 0,77 Mb.
НазваниеПластичность мозга. Потрясающие факты отом, как мысли способны
АнкорDoydzh_N_Plastichnost_mozga_Potryasayuschie_fakty_o_tom_kak_mysli_sposobny_menyat_strukturu_i_funktsii_nashego_mozga.fb2
Дата16.06.2018
Размер0,77 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файла?art=6992350&format=a4.pdf&lfrom=241867179
оригинальный pdf просмотр
ТипДокументы
#39445
страница6 из 9
Каталогjulimia

С этим файлом связано 65 файл(ов). Среди них: German_Yury_Pavlovich_Ya_otvechayu_za_vse.doc, Левашов Николай - Последнее обращение к человечеству.doc, Lapin_A_Fotografia_kak_2_gl_Vozmozhnost_khudozhestva.pdf, d08d4d14fb30676abc089fa1b381ba36_285294_1518078285.gif, German_Yury_Pavlovich_Dorogoy_moy_chelovek.doc и ещё 55 файл(а).
Показать все связанные файлы
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Как устроена нервная система
Мерцених задумался о пластичности мозга взрослого человека благодаря случаю. В
1968 году после защиты докторской диссертации он начал работать в качестве научного сотрудника у коллеги Пенфилда – Клинтона Вулси, исследователя из Мэдисона, штат Вис- консин. Вулси поручил Мерцениху курировать двух нейрохирургов – Рона Пола и Герберта
Гудмана. Все вместе они решили провести научное наблюдение за тем, что происходит, если перерезан один из периферических нервов кисти руки и затем начинается его регенерация.
Нервную систему принято делить на центральную нервную систему (головной мозг и спинной мозг) и периферическую. Первая выступает в роли центра оперативного управления всей системой. Вторая – периферическая – доставляет сообщения от органов чувств в спин- ной и головной мозг и переносит команды из головного и спинного мозга к мышцам и желе- зам. Ученым давно известно, что периферическая нервная система пластична; если вы
перерезаете, скажем, нерв кисти руки, он способен «регенерировать», т. е. «вырасти»
заново.
Каждый нейрон состоит из трех частей. Прежде всего это дендриты – его много- численные разветвленные отростки, воспринимающие сигналы от других нервных клеток.
Дендриты передают эти сигналы в тело клетки. Далее следует аксон – более длинный отро- сток, представляющий собой живой кабель, он может иметь самую разную длину (от мик- роскопических аксонов в головном мозге до аксонов, идущих к ногам человека и достига- ющих почти 2 м в длину). Аксоны упрощенно можно сравнить с проводами, потому что они на очень большой скорости переносят электрические импульсы к дендритам соседних нейронов.
Нейрон может получать сигналы двух типов: одни его возбуждают, другие подавляют.
Когда нейрон получает достаточное количество возбуждающих сигналов от других нейро- нов, он испускает свой собственный сигнал. При получении им подавляющих сигналов его активность подавляется, и вероятность порождения им сигнала уменьшается.
Аксоны не соприкасаются напрямую с дендритами соседних нейронов. Они разделены микроскопическим пространством, которое называют синапсом. После того как электриче- ский сигнал попадает на конец аксона, он приводит в действие выработку в синапсе хими- ческого посредника – медиатора (или нейротрансмиттера). Химический посредник устрем- ляется к дендриту соседнего нейрона, возбуждая его или подавляя. Когда мы говорим, что нейроны «перепрограммируют» самих себя, то имеем в виду изменения, происходящие в синапсе, которые усиливают и повышают или ослабляют и уменьшают количество связей между нейронами.

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
61
О регенерации периферических нервов
Мерцених, Пол и Гудман хотели исследовать хорошо известную, но сохраняющую свою загадочность связь между периферической и центральной нервными системами. Когда
большой периферический нерв (состоящий из множества аксонов) перерезается, то иногда в процессе его регенерации происходит «перекрещивание проводов». И если аксоны заново присоединяются к аксонам «неправильного» нерва, у человека может проявиться «ложная локализация», при которой прикосновение к указательному пальцу ощущается в большом пальце. Ученые предположили, что ложная локализация возникает из-за того, что процесс регенерации «перемешивает» нервы, посылая сигнал от указательного пальца в зону мозга для большого пальца.
Ученые придерживались еще того представления, что каждый участок на поверхности тела имеет нерв, напрямую передающий сигнал в определенную точку на карте мозга, поло- жение которой автоматически программируется при рождении. Таким образом, считалось,
что ветвь нерва в большом пальце всегда передает свои сигналы непосредственно в то место на сенсорной карте мозга, которая представляет большой палец.
Итак, Мерцених и его группа, исходя из такой модели карты мозга, просто решили зафиксировать то, что происходит в мозге в процессе «перемешивания» нервов. С помо- щью микроэлектродов они составили карты кисти руки в мозге нескольких взрослых обе- зьян, перерезали периферический нерв, идущий к кисти, и сразу же сшили два конца пере- резанного нерва таким образом, чтобы они находились достаточно близко друг к другу,
но не соприкасались полностью. Они рассчитывали на то, что в процессе саморегенера- ции нерва произойдет перекрещивание его многочисленных аксональных «проводов». Через семь месяцев они провели повторное картирование. Мерцених предполагал, что они полу- чат хаотичную карту мозга с большим количеством нарушений. Так, он ожидал, что в слу- чае пересечения нервов большого и указательного пальца прикосновение к указательному пальцу вызовет активность в той области карты, которая соответствует большому пальцу.
Но он не увидел ничего подобного. Карта была практически нормальной.
«То, что мы увидели, – говорит Мерцених, – было просто поразительно. Я не мог ничего понять». Новая карта была топографически упорядочена, словно мозг совсем не путал сигналы от перекрещенных нервов.

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
62
Составленная сегодня карта
завтра уже недействительна
Это открытие изменило жизнь Мерцениха. Он понял, что не только он сам, но и боль- шинство нейрофизиологов совершенно неправильно интерпретируют то, как мозг человека формирует свои карты-представительства тела и окружающего мира. Иначе говоря, карта мозга способна упорядочить свою структуру в ответ на поступление аномальной входной информации, то есть мозг – пластичен.
Как же это возможно? Получив результаты эксперимента, Мерцених также заметил,
что формирование новых «топографических карт» происходило немного в другом месте,
чем это было раньше. Мерцених решил во всем разобраться.
Он отправился в библиотеку, чтобы найти там дополнительные данные. Мерцених выяснил, что в 1912 году Грэм Браун и Чарльз Шеррингтон обнаружили, что стимуляция
одной точки в двигательной области коры головного мозга может заставить животное в один момент сгибать ногу, а в другой – выпрямлять. Результаты этого эксперимента, дан- ные о которых затерялись в массе научной литературы, позволяли предположить отсутствие однозначной связи между двигательной картой мозга и определенным движением. В 1923
году Карл Лэшли, использовавший более примитивное оборудование, чем микроэлектроды,
вскрыл череп обезьяны, открыв двигательную зону коры мозга, затем простимулировал ее в определенном месте и зафиксировал возникшее в результате этого движение. Затем он зашил все обратно. Через некоторое время он повторил свой эксперимент, стимулируя мозг обе- зьяны в том же самом месте, и убедился в том, что вызываемые этим движения часто меня- ются. Знаменитый теоретик того времени из Гарвардского университета – Эдвин Г. Боринг выразил этот феномен следующей фразой: «Составленная сегодня карта завтра уже будет недействительна».
Это означало, что карты мозга носят динамический характер.
Мерцених сразу же оценил революционные последствия этих экспериментов. Он обсу- дил эксперимент Лэшли с Верноном Маунткастлом, у которого, по словам Мерцениха,
«эксперимент Лэшли вызвал серьезное беспокойство. Маунткастл не желал верить в пла- стичность мозга. Он хотел, чтобы все оставалось на своих местах вечно. А Маунткастл пони- мал, что результаты этого эксперимента ставят под сомнение наши представления о мозге.
Маунткастл считал Лэшли сумасбродом, склонным к преувеличениям».
Коллеги готовы были согласиться с результатами экспериментов Хьюбела и Визела и самим фактом существования пластичности мозга в детские годы, но они отвергали пред- положение Мерцениха о том, что пластичность сохраняется и тогда, когда человек вступает во взрослое состояние.
Мерцених с грустью вспоминает: «У меня были все основания для того, чтобы верить в невозможность существования пластичности у взрослых людей, но они были ниспроверг- нуты всего за одну неделю».

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
63
Мертвые души
Мерцениху не оставалось ничего другого, как искать наставников среди призраков мертвых ученых, таких как Шеррингтон и Лэшли. Он написал статью об эксперименте с
«перемешиванием» нервов, где несколько страниц в разделе «Комментарии» посвятил рас- суждениям о том, что мозг взрослого человека обладает пластичностью – хотя само это слово он не употреблял.
Однако комментарии так никогда и не были опубликованы. Клинтон Вулси, его кура- тор, поставил на них большой крест, сказав, что они носят излишне гипотетический харак- тер и что Мерцених очень сильно отступает от полученных им данных. Когда статья была опубликована, в ней не было ни малейшего упоминания о пластичности, а объяснению новой топографической организации карты мозга уделялось минимальное внимание. Мерцених не стал возражать, по крайней мере, в печати. В конце концов, он был всего лишь рядовым научным сотрудником лаборатории.
Но ситуация со статьей разозлила его, а его ум буквально кипел от разных идей. Он начал приходить к мысли о том, что, возможно, пластичность – это главное свойство мозга,
которое получило развитие в ходе эволюции, чтобы дать людям конкурентное преимуще- ство, и что это может быть настоящим «чудом».
Пианино внутри нас
В 1971 году Мерцених стал профессором Калифорнийского университета в Сан-Фран- циско и начал работать на кафедре отоларингологии и физиологии, которая занималась исследованием заболеваний уха. Теперь он был сам себе начальником и приступил к про- ведению серии экспериментов, которые должны были доказать существование пластично- сти мозга. Однако данная тема все еще вызывала множество споров, поэтому он проводил эксперименты, связанные с нейропластичностью, под видом исследований, считавшихся допустимыми. Так, в начале 1970-х годов он потратил значительное количество времени на составление карт слуховой зоны коры головного мозга различных видов животных и принял участие в создании и совершенствовании имплантата для внутреннего уха.
Улитка внутреннего уха – это своеобразный микрофон. Она расположена рядом с вестибулярным аппаратом, который управляет чувством равновесия. Когда во внешнем мире возникает звук, звуковые волны разной частоты вызывают вибрацию волосковых кле- ток внутри улитки, соответствующих определенной частоте. Существует три тысячи таких волосковых клеток, которые преобразуют звук в электрические сигналы, идущие по слухо- вому нерву к слуховой зоне коры головного мозга. Специалисты, занимающиеся микрокар- тированием, выяснили, что в слуховой зоне звуковые частоты наносятся на ее карту «тоното- пически». Это означает, что они организованы по тому же принципу, что и пианино: низкие звуковые частоты расположены на одном конце проекционной слуховой зоны, а высокие –
на другом.
Улитковый имплантат не является слуховым аппаратом. (Слуховой аппарат усиливает звук и помогает людям с частичной потерей слуха, вызванной тем, что их улитка функци- онирует не в полном объеме, но достаточно хорошо для того, чтобы выявлять хоть какой- то звук.) Улитковые имплантаты предназначены для тех, чья глухота связана с серьезным повреждением улитки. Такой имплантат заменяет улитку, преобразуя звуки речи во вспышки электрических импульсов, посылаемых к мозгу. Мерцених и его коллеги не надеялись пол- ностью воспроизвести сложный естественный орган с тремя тысячами волосковых клеток,
поэтому им предстояло решить вопрос о том, может ли мозг, получивший в процессе эво-

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
64
люции способность расшифровывать сложные сигналы, поступающие от такого большого количества волосковых клеток, расшифровать импульсы от гораздо более простого устрой- ства. Если окажется, что он на это способен, значит, слуховая зона коры обладает пластич- ностью, позволяющей ей изменяться и реагировать на искусственные входные сигналы.
Имплантат состоит из микрофона, электронного устройства, преобразующего звук в элек- трические импульсы, и электрода, который хирурги имплантируют в нервы, идущие от уха к мозгу.
В середине 1960-х годов некоторые ученые были настроены крайне враждебно в отно- шении самой идеи создания улиткового имплантата. Одни говорили, что осуществление такого проекта просто невозможно. Другие заявляли, что в результате использования таких имплантатов глухие люди могут быть подвергнуты риску дальнейших нарушений. Несмотря на все это, среди пациентов нашлись добровольцы, готовые проверить работу имплантатов на себе. Первоначально некоторые из них могли услышать только шум; другие улавливали всего несколько звуков, шипение и момент начала и окончания звучания.
Вклад Мерцениха в разработку улиткового имплантата заключался в том, что он использовал знания, полученные в процессе картирования слуховой зоны, для определения того, какие входные сигналы должен получать от имплантата пациент, чтобы иметь возмож- ность расшифровать речь, и куда следует имплантировать электрод. Совместно с биоинже- нерами он работал над созданием прибора, который сможет передавать сложную речь по небольшому количеству каналов и при этом речь не станет менее доступной для понимания.
Они разработали высокоточный, многоканальный имплантат, позволяющий глухим людям слышать, а его конструкция легла в основу одного из двух улитковых имплантатов, наиболее часто используемых в наши дни.
Дорогу осилит идущий
Естественно, больше всего Мерцениху хотелось заняться непосредственным изуче- нием пластичности мозга. В конце концов он решил провести простой, радикальный экспе- римент, в ходе которого планировалось полностью отрезать поступление сенсорной инфор- мации к карте мозга и посмотреть, какой будет реакция. Он отправился в Нэшвилл к своему другу и коллеге из Университета Вандербилта Джону Каасу, который работал со взрослыми обезьянами.
Кисть руки обезьяны так же, как у человека, имеет три главных нерва: радиальный,
медиальный и локтевой. Медиальный нерв передает ощущения, главным образом, от средней
части кисти, а два других – от ее обеих сторон. Мерцених перерезал медиальный нерв у одной из обезьян, чтобы посмотреть, что будет происходить с картой медиального нерва,
когда будет прервано поступление всей входной информации. После этого он вернулся в
Сан-Франциско и стал ждать.
Через два месяца он снова приехал в Нэшвилл. Составив карту мозга обезьяны, он,
как и предполагалось, обнаружил, что при прикосновении к средней части кисти обезьяны в области карты, обслуживающей медиальный нерв, не наблюдается никакой активности. Но его поразило нечто другое.
Карта медиального нерва активировалась, когда он нажимал на внешние стороны
кисти обезьяны – те области, которые посылают свои сигналы через радиальный и локтевой нервы! Карты мозга для радиального и локтевого нервов увеличились в размере почти в два раза и захватили то пространство, которое раньше было картой медиального нерва. И эти новые карты имели топографический характер.

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
65
На сей раз, публикуя результаты исследований, Мерцених и Каас назвали изменения
«впечатляющими» и для их объяснения использовали слово «пластичность», хотя и поста- вили его в кавычки.
Эксперимент показал, что при перерезании медиального нерва другие нервы, кото- рые по-прежнему получают входные электрические сигналы, «захватывают» простран-
ство неиспользуемой карты для обработки поступающей к ним информации. Таким обра- зом, снова подтвердилось, что управление картами мозга определяется конкуренцией за драгоценные ресурсы и принципом «не использовать – значит потерять».

Н. Дойдж. «Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга»
66
Конкуренция внутри мозга
Конкурентная природа нейропластичности оказывает влияние на всех нас. Внутри нашего мозга идет бесконечная война нервов. Если мы прекращаем тренировать наши
ментальные навыки, то пространство карты мозга, предназначенной для этих навы-
ков, переходит к тем навыкам, которые мы продолжаем использовать. Когда вы спра- шиваете себя: «Как часто я должен упражняться во французском языке, играть на гитаре или заниматься математикой, чтобы делать это неизменно хорошо?», то задаете вопрос о конкурентном характере пластичности мозга. Речь идет о том, с какой регулярностью вам следует заниматься каким-либо видом деятельности, чтобы связанное с ним пространство карты мозга не досталось другому виду деятельности.
Конкурентный характер нейропластичности помогает объяснить некоторые ограниче- ния возможностей взрослых людей. Вспомните те проблемы, которые возникают у боль- шинства взрослых при изучении второго языка. Принято считать, что эти проблемы связаны с тем, что к моменту взросления период сенситивный для изучения языков заканчивается и наш мозг становится слишком негибким для крупномасштабного изменения своей струк- туры. Однако открытие конкурентного характера пластичности мозга позволяет расширить это объяснение. Возможно так. По мере взросления мы все больше используем родной язык, вследствие чего он начинает доминировать в той части карты мозга, которая связана с нашими лингвистическими способностями.
Если это действительно так, то почему же нам проще учить второй язык в молодости?
Разве в это время конкуренция отсутствует? Дело в том, что если освоение двух языков про- исходит одновременно в критический период (т. е. в раннем детстве), то оба языка получают единую «зону опоры». По словам Мерцениха, результаты сканирования мозга показывают,
что у детей, говорящих на двух языках, звуки обоих языков представлены на одной большой карте, образующей своеобразную библиотеку всех звуков.
Конкурентный характер нейропластичности, возможно, объясняет и то, почему нам так сложно порвать с плохими привычками или «отучиться» от них. Большинство из нас представляют мозг в виде хранилища, а обучение – как средство его заполнения. Пытаясь избавиться от плохой привычки, мы считаем, что можем решить этот вопрос, добавив что- то новое в это хранилище. Однако когда мы приобретаем плохую привычку, она завладевает участком карты мозга, и каждый раз, когда мы действуем в соответствии с ней, она полу- чает все больший контроль над картой и мешает использованию данного пространства для других привычек. Именно поэтому нередко «отучиться» от дурных привычек гораздо слож- нее, чем их приобрести, что говорит о важности обучения, проводимого в раннем детстве, –
раньше, чем «плохие» привычки получат конкурентное преимущество.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

перейти в каталог файлов
связь с админом