Управляющий мозг: Лобные доли, лидерство и цивилизация - Элхонон Голдберг

Что произойдёт с функциональной системой при повреждении мозга? Разворачивалась вторая мировая война и перед Лурией стояла задача разработать способы помощи солдатам с ранениями головы для восстановления их психических способностей. Повреждение мозга обычно влияет на некоторые, но не все сразу, компоненты функциональной системы. Задача тогда состоит в том, чтобы реорганизовать их таким образом, чтобы заменить поврежденные компоненты другими, неповреждёнными. Будет изменяться специфический состав функциональной системы, но не её конечный продукт. Новая функциональная система вводится путём тренировки пациента, в которой формируется новая когнитивная стратегия для того же самого умственного продукта.

Хотя теоретически это звучало убедительно, на практике метод не всегда срабатывал. Камнем преткновения был перенос тренировки. Представьте себе пациента, который потерял память в результате травмы головы. Общим методом восстановления этих функций было обучение пациента различным стратегиям запоминания списков слов увеличивающейся длины. В итоге пациенту удавалось удивительно хорошо запоминать списки слов, но какие изменения это вносило в реальную жизнь? Для реальной жизни результаты такой тренировки были смешанными. Перенос одной специфической функции памяти на другие был невелик. Для меня все это предприятие имело отзвук политически мотивированной советской «науки»; и я заметил, что в частных беседах Лурия говорил о когнитивной реабилитации несколько пренебрежительно. По курьезной исторической аномалии, политизированная советская наука направлялась Трофимом Денисовичем Лысенко, агрономом сталинской эпохи и малограмотным неоламаркистом, который утверждал, что у него есть метод превращения приобретенных свойств в наследственные. Это было типичным, хотя и крайним, упражнением в «марксистской науке», призванной возвеличить чудеса советского сельского хозяйства. В противоположность этому генетика была объявлена «буржуазной псевдонаукой» и запрещена. Разумеется, под утверждениями Лысенко не было научной основы. Тем временем развитие генетики в России было задержано на многие годы, несмотря на лидирующую роль России на ранних этапах этой науки.

Относительное отсутствие успеха генерализации в когнитивной реабилитации является разочаровывающим, но не совсем неожиданным. Исследования показали, что способность к обобщению в решении проблем ограничена даже у неврологически здоровых людей. Дело не в том, что у них вообще не обнаруживалось обобщение, а в том, что обобщение было скорее «локальным», чем «глобальным». Люди склонны обучаться путём приобретения ситуационно-специфических умственных шаблонов11. Поэтому логично полагать, что способность к обобщению становится ещё более ограниченной в результате повреждения мозга.

Эти соображения привели к возникновению более скромного, конкретного подхода. Вместо того, чтобы пытаться восстановить психическую функцию общим, глобальным образом, были определены вполне специфические, практические ситуации, в которых пациент испытывал трудности. Затем тренировка направлялась специфически и узко на эти ситуации. Этот подход работал, но по своей внутренней природе он имел ограниченную пользу. И для клиницистов в нем было мало романтики.

Пластичность мозга и когнитивные упражнения

Эти ранние попытки, с их смешанными результатами, основывались на предпосылке, или по крайней мере надежде, что когнитивная тренировка поможет изменить когнитивные функции. Но все радикально изменилась с появлением новых данных, — что когнитивные упражнения помогают изменить сам мозг. Кажется почти самоочевидным, что так и должно быть.

Когда вы занимаетесь спортом, не только улучшаются ваши атлетические навыки, но и происходит фактический рост мускулов. В отличие от этого, отсутствие упражнений ведёт не только к утрате атлетических навыков, но и к фактическому уменьшению мышечной ткани. Или другой, более важный в этой связи пример: у детёныша обезьяны сенсорная депривация порождает фактическую атрофию соответствующей мозговой ткани.

Однако решающие экспериментальные данные начали появляться только недавно. Было известно, что погружение в обогащённую среду способствует излечению повреждений мозга у крыс12. Теперь механизмы, лежащие за этим излечением, становятся, наконец, понятными. Сравнивалось выздоровление животных с травматическим повреждением мозга в двух условиях: в стандартном окружении и в окружении, обогащённом необычным количеством разнообразной сенсорной стимуляции. При сравнении в мозге животных этих двух групп обнаружились удивительные различия. Восстановление связей между нервными клетками («ветвление дендритов») было намного более энергичным в стимулированной группе, чем в стандартной группе. Имеются также некоторые свидетельства того, что при энергичных умственных упражнениях кровоснабжение мозга улучшается благодаря усиленному росту малых кровеносных сосудов («васкуляризации»)13. Учёные, такие как Арнольд Шайбель, убеждены, что сходные процессы происходят в человеческом мозге. Систематическая когнитивная активация может способствовать интенсивному ветвлению дендритов у жертв инсульта или черепно-мозговой травмы; это в свою очередь облегчает восстановление функции.

Это вызывает другой вопрос: замедляет ли когнитивная активация развитие дегенеративных мозговых расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Пика, болезнь телец Льюи? Эти расстройства характеризуются прогрессирующей атрофией мозга и утратой синаптических связей. Это связано в свою очередь с накоплением патологических микроскопически малых частиц, таких как «амилоидные бляшки» и «нейрофибриллярные клубочки» при болезни Альцгеймера.

В отличие от травмы головы или инсульта, деменции являются медленными, постепенно прогрессирующими расстройствами. Это означает, что эффективность лечения должна оцениваться не только в отношении того, обращает ли оно ход течения болезни (это, по крайней мере пока, было бы нереалистичным ожиданием), но также потому, замедляет ли это лечение развитие болезни. Существуют, однако, данные, что когнитивные упражнения могут временно улучшить физиологию мозга, даже в абсолютном смысле. Учёные в Институте Макса Планка в Германии использовали позитронно-эмиссионную томографию (PET) для изучения эффектов когнитивных упражнений и нейростимулирующих лекарств на метаболизм глюкозы в мозге у людей на ранней стадии когнитивного упадка. В комбинации эти две формы терапии улучшили глюкозный метаболизм мозга14. Немецкое исследование изучало изменения в физиологии неактивированного мозга, его фонового состояния, а также изменения в типах мозговой активации, когда мозг стимулируется когнитивной задачей. Развитие технологии нейровизуализации мозга открывает окно для наблюдения мозговых механизмов психических процессов, которое казалось немыслимым в прошлом. Сейчас возможно прямое наблюдение того, что происходит в мозге, когда человек занят умственной активностью.

Годами принималось за аксиому, что мозг теряет свою пластичность и способность к изменению по мере того, как мы движемся от детства к взрослости. Сегодня, однако, появляются все новые данные, что мозг сохраняет пластичность и во взрослом возрасте и, возможно, на всем протяжении жизни. Раньше предполагалось, что во взрослом организме умирающие нейронные клетки не восстанавливаются. Хотя давно было известно, что новые клетки могут развиваться у птиц (благодаря работе учёного из Рокфеллеровского университета Фернандо Ноттебома) и крыс (благодаря работе Джозефа Альтмана из Университета Индианы), эти данные игнорировались на том основании, что они являются скорее исключением, чем правилом. Но недавняя работа Элизабет Гоулд из Принстонского университета и Брюса МакЮэна из Рокфеллеровского университета показала, что новые нейроны продолжают появляться у взрослых обезьян-мартышек15.

Рост новых нейронных клеток был продемонстрирован в гиппокампе, структуре мозга, играющей особую роль для памяти. В другом исследовании Элизабет Гоулд и её коллеги обнаружили продолжающийся рост новых нейронов в коре взрослых обезьян-макак16. Новые нейроны добавляются к гетеромодальной ассоциативной коре в префронтальной, нижней височной и задней теменной областях — в зонах мозга, участвующих в наиболее сложных аспектах переработки информации.

Новые данные, полученные как на животных, так и на людях, открывают совершенно новый путь осмысления эффектов когнитивных упражнений. Вместо того, чтобы пытаться сформировать или трансформировать специфические психические процессы, попробуй перестроить сам мозг.