1. Кто я?
Ежедневно занимаясь нейробиологией, я удивляюсь каждый раз, когда речь заходит о человеческом мозге. Если принять во внимание значительный вес (мозг взрослого человека весит около 1400 граммов), его странную консистенцию (нечто вроде густого желе) и складчатую структуру (глубокие борозды на выпуклой поверхности), то поражает его удивительная материальность: этот необычный орган совсем не похож на мыслительные процессы, которые он порождает.
Вся жизнь с ее яркими красками, страданиями и радостями протекает в этих полутора килограммах.
Мысли и мечты, память и переживания – все возникает из этого странного скопления нейронов. Наша личность заключена в его сложных рисунках возбуждения электрохимических импульсов. Когда эта активность прекратится, не будет и нас. При смене характера активности, например из-за травмы или наркотиков, неизбежно меняется и характер человека. Мозг отличается от других органов: повреждение даже небольшого участка, скорее всего, изменит вас очень сильно. Чтобы понять, как такое возможно, начнем с самого начала.
Рожденный незаконченным
Люди рождаются беспомощными. Около года у нас уходит на то, чтобы научиться ходить, два года – выражать свои мысли, и еще много лет, чтобы полностью себя обеспечивать. В детстве наша жизнь целиком зависит от окружающих. Давайте посмотрим, как обстоит дело у других млекопитающих. Новорожденные дельфины, например, умеют плавать, жирафы начинают стоять через несколько часов, а детеныш зебры способен бегать уже через сорок пять минут после появления на свет. Наши дальние родственники из животного царства становятся удивительно независимыми вскоре после рождения.
На первый взгляд эти виды имеют огромное преимущество перед человеком, однако на самом деле это не преимущество, а ограничение. Детеныши животных развиваются так быстро, потому что их мозг формируется в основном согласно заранее заданной схеме. Но за эту подготовленность к жизни приходится жертвовать гибкостью. Представьте, что какой-то невезучий носорог вдруг оказался в арктической тундре, на вершине горы в Гималаях или в центре Токио. Он просто не сможет приспособиться (именно поэтому мы не встречаем носорогов в этих местах). Стратегия появления на свет с уже сформированным мозгом выгодна внутри конкретной ниши экосистемы, но если поместить животное за пределы этой ниши, его шансы на выживание будут низкими.
Человек же способен процветать в самых разных условиях, от ледяной тундры и высоких гор до центра мегаполиса. Это возможно потому, что люди рождаются с мозгом, совсем не подготовленным к жизни. Вместо того чтобы появляться на свет уже окончательно сформированным – или «жестко запрограммированным», – человек может позволить себе, чтобы жизненный опыт формировал его мозг. Это ведет к долгому периоду беспомощности, когда юный мозг медленно меняется под влиянием окружающей среды. Он «программируется жизнью».
Детская «обрезка»: высвободить скульптуру из мрамора
В чем секрет гибкости юного мозга? Ведь речь не идет о росте новых клеток – на самом деле количество нервных клеток у детей и взрослых одинаково. Секрет в том, как связаны между собой эти клетки.
При рождении ребенка нейроны в его мозгу разъединены и не сообщаются между собой, но в первые два года жизни они очень быстро образуют связи, воспринимая информацию от органов чувств. Каждую секунду в мозгу младенца образуется два миллиона новых связей, или синапсов. К двум годам у ребенка уже более ста триллионов синапсов, в два раза больше, чем у взрослого.
Программирование жизньюМногие животные рождаются «предварительно настроенными» на определенные инстинкты или поведение. Гены жестко определяют строение их тела и мозга. Инстинкт заставляет муху уклоняться от движущейся тени; малиновка с наступлением холодов улетает на юг; медведь зимой впадает в спячку; собака стремится защитить хозяина – все это примеры жестко запрограммированных инстинктов или поведения. Предварительная настройка позволяет этим животным следовать за своими родителями сразу после появления на свет, а в некоторых случаях самостоятельно питаться и жить.
У человека все иначе. Мозг новорожденного запрограммирован лишь в определенной степени: ребенок умеет дышать, плакать, сосать, обращает внимание на лица и способен выучить язык, на котором говорят родители. По сравнению с другими животными мозг человека при рождении не до конца сформирован. Гены определяют лишь общие черты схем нейронных сетей, а тонкую настройку связей выполняет опыт взаимодействия с внешним миром, что позволяет адаптироваться к окружающим условиям.
Способность человеческого мозга формировать себя в соответствии с окружающим миром позволила нашему биологическому виду освоить все экосистемы на планете и выйти в Солнечную систему.
В этом возрасте число связей достигает максимума и превышает необходимое. Теперь образование новых связей подавляется стратегией «обрезки» нейронов. По мере взросления около 50 % ваших синапсов исчезают.
Какие же синапсы останутся, а какие исчезнут? Если синапс успешно участвует в работе нейронной сети, он усиливается, и наоборот, не приносящий пользы синапс ослабляется и в конечном итоге исчезает. Это похоже на тропинки в лесу – вы утрачиваете связи, которыми не пользуетесь.
В сущности, процесс формирования вашей личности определяется укреплением уже существующих возможностей. Вы становитесь сами собой не потому, что в мозгу появляется нечто новое, а в результате удаления ненужного.
В мозгу новорожденного нейроны слабо связаны между собой. В течение первых двух-трех лет нейроны разветвляются, и количество связей между клетками увеличивается. Потом связи утрачиваются; у взрослого человека их меньше, но они прочнее.
В детстве окружающая среда совершенствует наш мозг, выбирая из многочисленных возможностей те, что соответствуют воздействиям, которым он подвергается. В мозгу остается меньше связей, но они становятся более прочными.
Например, язык, который вы слышите в младенчестве (скажем, английский или японский), оттачивает вашу способность слышать определенные звуки родного языка и ухудшает способность различать звуки других языков. То есть младенец, родившийся в Японии, и младенец, родившийся в Америке, могут различать звуки обоих языков и реагировать на них. Со временем ребенок, выросший в Японии, теряет способность различать, например, звуки «р» и «л», одинаковые в японском языке. Нас формирует мир, в котором мы очутились.
Игра природы
Во время нашего долгого детства мозг постоянно рвет лишние связи, формируя себя в соответствии с окружающей средой. Такая стратегия приспособления разумна – но также рискованна.
Если лишить развивающийся мозг необходимой среды – той, в которой ребенка кормят и присматривают за ним, – мозг не сможет развиваться нормально. Именно с этим столкнулись супруги Дженсен из Висконсина. Кэрол и Билл Дженсен взяли приемных детей, Тома, Джона и Викторию, когда малышам было четыре года. Трое детей были сиротами и до усыновления жили в ужасных условиях в государственных детских домах Румынии – с печальными последствиями для развития их мозга.
Когда Дженсены забрали детей и сели в такси, Кэрол попросила водителя перевести, что говорят дети. Таксист ответил, что ничего не понимает. Это не был один из известных языков; лишенные нормального общения, дети выработали свой собственный странный язык. Когда они подросли, у них возникли трудности с обучением – наследие детской депривации.
Том, Джон и Виктория почти ничего не помнят о жизни в Румынии. Но доктор Чарльз Нельсон, профессор педиатрии из бостонской детской больницы, очень хорошо помнит эти детские дома. Впервые он попал в подобные заведения в 1999 г. Увиденное привело его в ужас. Маленькие дети все время проводили в кроватках, лишенные сенсорной стимуляции. На пятнадцать детей была одна няня, и ей запрещали брать малышей на руки или каким-либо образом проявлять свою любовь, даже когда подопечные плачут, – считалось, что дети привыкнут к ласке и будут требовать ее, а при таком количестве персонала это невозможно. В таких условиях все было максимально регламентировано. Детей высаживали в ряд на пластиковые горшки. И одинаково стригли, независимо от пола. Воспитанников одевали одинаково и кормили по расписанию. Все делалось механически.
Дети, на плач которых не реагировали, быстро обучались не плакать. Воспитанников не брали на руки, с ними не играли. Несмотря на удовлетворение основных потребностей (детей кормили, мыли, одевали), младенцы были лишены любви, заботы, поддержки и какой-либо стимуляции. В результате у них сформировалось «неизбирательное дружелюбие». Нельсон рассказывает, что, когда он вошел в комнату, его окружили маленькие дети, совершенно незнакомые, – и все хотели забраться ему на руки, сесть на колени или взять за руку и пойти гулять. Такое неизбирательное поведение на первый взгляд выглядит очень милым, но это лишь стратегия выживания брошенных детей, за которой неизбежно следуют проблемы долговременной привязанности. Так обычно ведут себя дети, выросшие в детских домах.
Потрясенный условиями жизни в подобных заведениях, Нельсон основал Бухарестскую программу раннего вмешательства. Первыми участниками проекта стали 136 детей в возрасте от шести месяцев до трех лет, жившие в детском доме с самого рождения. Исследователи сразу же увидели, что коэффициент умственного развития малышей находился в диапазоне от 60 до 70 – меньше среднего (100). Использовав электроэнцефалографию для измерения электрической активности мозга этих детей, Нельсон обнаружил чрезвычайно низкую активность нейронов.
Без окружающей среды, в которой присутствуют эмоциональный опыт и когнитивная стимуляция, мозг человека не может развиваться нормально.
Румынские сиротыВ 1966 г. с целью увеличения населения румынский президент Николае Чаушеску запретил контрацепцию и аборты. Государственные гинекологи следили за тем, чтобы женщины детородного возраста производили на свет достаточное количество детей. Семьи, в которых было меньше пяти детей, облагались налогом. Рождаемость резко увеличилась.
Многие бедные семьи не могли прокормить такое количество детей и поэтому отдавали их в государственные учреждения. Государство открывало все больше детских домов. В 1989 г., когда был свергнут Чаушеску, численность брошенных детей, которые воспитывались в детских домах, составляла 170 000 человек.
Ученые вскоре выявили, как влияет на мозг ребенка воспитание в государственных учреждениях, и эти исследования повлияли на политику властей. В 2005 г. в Румынии запретили помещать в детские дома детей до двух лет, за исключением тяжелобольных.
Сегодня во всем мире миллионы детей живут в детских домах. Учитывая, что развивающийся мозг ребенка нуждается в обучающей среде, власти должны делать все возможное, чтобы дети росли в условиях, обеспечивающих все необходимое для нормального развития мозга.
Кроме того, исследование Нельсона выявило еще одну важную особенность: мозг способен восстанавливаться (в разной степени) после того, как ребенка окружают любовью и заботой. Чем раньше ребенка поместили в благоприятную среду, тем полнее восстановление. Дети, вернувшиеся в семьи в возрасте до двух лет, как правило, быстро догоняют сверстников. После двух лет улучшения также возможны, но прогресс зависит от возраста, в котором ребенка забрали из приюта, а также степени отставания в развитии.
Полученные Нельсоном результаты подчеркивают исключительную роль наполненной любовью и обучающими стимулами окружающей обстановки в развитии детского мозга. Они также демонстрируют огромный вклад внешней среды в формирование нашей личности. Мы необыкновенно чувствительны к окружению. Характерная для человеческого мозга стратегия перестройки на ходу означает следующее: то, кем мы являемся, зависит от того, где мы были.
Подростковый возраст
Всего два десятка лет назад считалось, что развитие мозга в основном заканчивается в детском возрасте. Но теперь мы знаем, что у человека процесс формирования мозга занимает до двадцати пяти лет. В течение десяти лет происходит важная реорганизация нейронных сетей, существенно влияющая на то, какими мы станем. Гормоны, циркулирующие по всему телу, вызывают видимые физические изменения, постепенно превращая нас во взрослых людей, однако в нашем мозгу происходят изменения не меньшего масштаба. Они оказывают решающее влияние на то, как мы себя ведем, как реагируем на окружающий мир.
Одно из этих изменений связано с формированием ощущения своего «я», а вместе с ним и стеснительности.
Чтобы понять, как работает мозг подростка, мы провели простой эксперимент. Вместе с моим аспирантом Рики Савджани мы попросили добровольцев сидеть на табуретке в витрине магазина и смотреть на улицу, одновременно подставляя себя под любопытные взгляды прохожих.
Прежде чем выставить каждого добровольца на всеобщее обозрение, мы подготавливали его для оценки эмоциональной реакции, подключая к нему прибор для измерения кожно-гальванической реакции (КГР), надежного индикатора волнения: чем шире открываются потовые железы, тем выше электрическая проводимость кожи. (Кстати, эта же технология используется при проверке на детекторе лжи, или полиграфе.)
Добровольцы сидели в витрине магазина под любопытными взглядами прохожих. Подростки смущались больше взрослых, что отражает особенности развития мозга в подростковом возрасте.
В эксперименте участвовали как взрослые, так и подростки. У взрослых наблюдалась стрессовая реакция, когда на них смотрели незнакомые люди, что соответствовало нашим ожиданиям. Однако у подростков та же ситуация вызывала куда более сильный отклик: когда их разглядывали прохожие, они нервничали гораздо сильнее – вплоть до дрожи.
Откуда такая разница в поведении взрослых и подростков? Ответ кроется в участке мозга под названием «медиальная префронтальная кора» (МПК). Эта зона активизируется, когда вы думаете о себе, особенно при эмоциональной оценке ситуации. Доктор Леа Соммервиль и ее коллеги из Гарвардского университета выяснили, что при переходе из детского в подростковый возраст МПК становится более активной в социальных ситуациях, причем пик активности приходится приблизительно на пятнадцать лет. В этом возрасте социальные ситуации оказывают огромное эмоциональное воздействие, вызывая сильнейшую стрессовую реакцию смущения. То есть у подростков размышления о себе – так называемая «самооценка» – имеют наивысший приоритет. Взрослый человек уже привык к осознанию себя, как привыкают к новым туфлям, и поэтому не особенно волнуется, сидя в витрине магазина.
Формирование мозга подросткаКогда заканчивается детство, непосредственно перед пубертатным периодом, наблюдается второй период интенсивного роста: в префронтальной коре возникают новые клетки и новые связи (синапсы), формируя новые пути. За этим ростом следует десятилетие активной «обрезки»: в течение всего подросткового периода слабые связи удаляются, а сильные укрепляются. В результате этого прореживания объем префронтальной коры уменьшается приблизительно на 1 % в год вплоть до окончания пубертатного периода.
Поскольку эти масштабные изменения происходят в отделах мозга, необходимых для высшей интеллектуальной деятельности и управления желаниями, подростковый возраст – время серьезных когнитивных перемен. Дорсолатеральная префронтальная кора, играющая важную роль в контроле за побуждениями, взрослеет в последнюю очередь, и этот процесс заканчивается уже после двадцати лет. Задолго до того, как нейробиологи выяснили подробности этого процесса, страховые компании обратили внимание на последствия незрелости мозга – страховка автомобиля для тех, кому меньше двадцати лет, обойдется гораздо дороже. Уголовное право также давно учло этот аспект, и отношение к подросткам иное, чем к взрослым преступникам.
Благодаря изменениям в разных отделах мозга, участвующих в процессах вознаграждения, планирования и мотивации, в подростковом возрасте наше ощущение своего «я» серьезно меняется.
Кроме неловкости в социальных ситуациях и эмоциональной сверхчувствительности, мозг подростка предрасположен к риску. Будь то превышение скорости на дороге или публикация фотографий в обнаженном виде, рискованное поведение для мозга подростка гораздо соблазнительнее, чем для мозга взрослого. В основном это связано с нашей реакцией на поощрения и стимулы. При переходе от детства к подростковому возрасту мозг все сильнее реагирует на поощрения в зонах, связанных со стремлением к удовольствию (одна из таких зон называется прилежащим ядром). У подростков активность этих зон такая же высокая, как у взрослых. Но следует учитывать один очень важный факт: активность глазнично-лобной коры, играющей важную роль в таких процессах, как принятие оперативных решений, внимание и симуляция будущих последствий, у подростков остается такой же, как в детстве. Сочетание взрослой системы поиска удовольствий с незрелой глазнично-лобной корой означает, что подростки не только эмоционально гиперчувствительны, но также в меньшей степени, чем взрослые, способны контролировать свои эмоции.
Более того, Соммервиль и ее коллеги выдвинули предположение, почему сверстники оказывают такое влияние на поведение подростков: области, участвующие в социальных оценках (такие, как МПК), сильнее связаны с другими зонами мозга, которые преобразуют мотивацию в действие (полосатое тело и его система связей). Это, полагают ученые, может объяснить, почему подростки чаще рискуют в присутствии друзей.
Взгляд подростка на мир определяется последовательностью изменений в мозгу, которые подчиняются определенному расписанию. Эти изменения заставляют нас стесняться, рисковать, а также делают наше поведение зависимым от мнения сверстников. Для встревоженных родителей всего мира есть важная новость: поведение подростка не просто результат выбора или взглядов. Это продукт периода интенсивного и неизбежного изменения мозга.
Пластичность во взрослом возрасте
К двадцати пяти годам изменения в мозгу, характерные для детства и подросткового возраста, наконец заканчиваются. Тектонические сдвиги в нашей личности и самосознании завершены, и наш мозг будто бы закончил свое развитие. Ничего подобного: у взрослого человека мозг продолжает меняться. То, чему можно придать форму – с последующим ее сохранением, – мы называем пластичным. Именно это и происходит с мозгом даже во взрослом состоянии: опыт меняет мозг, и эти изменения сохраняются.
Лондонские таксисты добиваются невероятных результатов, выучивая географию города наизусть. После обучения они могут проложить самый короткий (и легальный!) маршрут через огромный мегаполис, не взглянув на карту. Конечный результат такого напряжения ума – видимые изменения мозга.
После сдачи экзамена на знание Лондона гиппокамп лондонских таксистов явно меняет форму – это отражение их улучшившихся навыков ориентирования в пространстве.
Чтобы получить представление, насколько масштабными могут быть эти изменения, рассмотрим конкретную группу мужчин и женщин, которые работают в Лондоне: лондонских таксистов. После четырех лет интенсивного обучения они должны сдать экзамен «Знание города», один из самых сложных тестов памяти, которые только существуют в нашем обществе. Для этого кандидатам необходимо запомнить необычайно разветвленную и непрерывно меняющуюся дорожную сеть Лондона. Это чрезвычайно сложная задача: 320 разных маршрутов по городу, 25 000 отдельных улиц и 20 000 достопримечательностей и мест, куда у пассажира может возникнуть желание зайти, – гостиниц, театров, ресторанов, посольств, полицейских участков, спортивных сооружений и т. д. Как правило, студенты от трех до четырех часов в день тратят на рассказы о воображаемых путешествиях.
Уникальные требования экзамена вызвали интерес группы нейробиологов из Университетского колледжа в Лондоне, которые сканировали мозг нескольких таксистов. В частности, ученых интересовал небольшой отдел мозга под названием гиппокамп, который играет важную роль в памяти, и особенно в пространственной памяти.
Ученые обнаружили видимые отличия в мозгу таксистов: у них задняя часть гиппокапма была больше, чем у испытуемых из контрольной группы, – предположительно этим объясняется их улучшенная пространственная память. Ученые также выяснили, что чем больше стаж таксиста, тем сильнее изменения в этом отделе мозга, то есть это не просто отражение уже существовавших индивидуальных различий у людей, выбравших профессию таксиста, а результат практики.
Исследование водителей такси демонстрирует, что мозг взрослого человека не застывшая структура – он может меняться до такой степени, что эти изменения заметны специалистам.
Изменяться может не только мозг лондонских таксистов. При изучении мозга одного из самых знаменитых людей XX в., Альберта Эйнштейна, тайну его гениальности раскрыть не удалось. Однако ученые обнаружили увеличенный участок мозга, связанный с пальцами левой руки, – он образует гигантскую складку в коре мозга в форме греческой буквы омега, – что связано с менее известным увлечением великого физика, игрой на скрипке. Эта складка образуется у опытных скрипачей, которые интенсивно тренируют пальцы левой руки, добиваясь скорости и точности движений. У пианистов складка в форме буквы омега наблюдается в обоих полушариях, поскольку для игры на фортепьяно требуется виртуозное владение обеими руками.
Альберт Эйнштейн и его мозг. Вид мозга сверху; передняя часть мозга на верхней половине рисунка. Оранжевым закрашен необычно увеличенный участок мозга – до такой степени, что дополнительная ткань образует выпуклость в форме перевернутой греческой буквы омега.
Форма выпуклостей и впадин в человеческом мозгу у всех людей в целом одинакова, однако более мелкие детали отражают индивидуальные различия, указывающие, где вы были и кто вы теперь. Большинство изменений слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, но весь ваш жизненный опыт изменил физическую структуру мозга – от экспрессии генов до расположения молекул и архитектуры нейронов. Семья, культура, друзья, работа, каждый просмотренный фильм, каждый разговор с другим человеком – все это оставило отпечатки в вашей нервной системе. Эти неразличимые, микроскопические отпечатки накапливаются и делают вас таким, какой вы есть, а также ограничивают возможности для будущего развития.
Патологические изменения
Изменения в мозгу отражают то, что мы делали и кем мы являемся. Но что происходит, если изменения вызваны болезнью или травмой? Меняют ли они нас – нашу личность и наше поведение?
1 августа 1966 г. Чарльз Уитмен сел в лифт и поднялся на смотровую площадку башни Техасского университета в Остине. Затем двадцатипятилетний молодой человек открыл беспорядочную стрельбу по людям внизу. 13 человек были убиты и 33 ранены, пока самого Уитмена наконец не застрелила полиция. Когда полицейские пришли к нему домой, обнаружилось, что накануне вечером он убил жену и мать.
Наибольшее удивление вызвал следующий факт: ничто в жизни Чарльза Уитмена не предсказывало этого акта насилия. Молодой мужчина был скаутом первой ступени, работал кассиром в банке и учился на инженера.
Полицейский снимок тела Чарльза Уитмена после того, как в 1966 г. он открыл беспорядочную стрельбу в Техасском университете в Остине. В прощальной записке Уитмен просил провести вскрытие его тела: он подозревал, что в его мозгу что-то не так.
Убив жену и мать, он оставил прощальную записку, в которой были такие слова:
Я не вполне понимаю себя в последнее время. Я вроде бы должен быть обычным разумным и интеллигентным молодым человеком. Однако с недавних пор (я не могу с точностью определить, когда это все началось) меня часто одолевают странные и иррациональные мысли… Пусть после моей смерти проведут аутопсию, чтобы выяснить, нет ли у меня какого-нибудь заболевания.
Просьбу Уитмена выполнили. Проводивший вскрытие патологоанатом сообщил, что у Уитмена была небольшая опухоль мозга. Размером с десятицентовую монету, она давила на отдел мозга, который называется миндалиной и связан с такими чувствами, как агрессия и страх. Это небольшое давление вызвало цепочку реакций в мозгу Уитмена, и в результате он вел себя так, как от него никто не ожидал. Вещество его мозга изменялось, и он изменялся вместе с ним.
Конечно, это экстремальный случай, но и менее драматические изменения в мозгу могут привести к изменению личности. Достаточно вспомнить о наркотиках или алкоголе. Некоторые формы эпилепсии делают людей более религиозными. Болезнь Паркинсона часто приводит к утрате веры в Бога, а лекарственные препараты, применяющиеся для ее лечения, нередко превращают людей в заядлых любителей азартных игр. Но мы меняемся не только под действием болезни или химических веществ: в непрерывную перестройку нейронных сетей, которые определяют нашу личность, вносят вклад и фильмы, которые мы смотрим, и наша профессия. В таком случае кто же мы? И есть ли там вообще кто-нибудь, в самой глубине, в сердцевине?
Неужели я всего лишь сумма моих воспоминаний?
Наш мозг и тело существенно меняются в течение жизни, но обнаружить эти изменения непросто – как движение часовой стрелки в часах. Например, красные клетки крови полностью обновляются каждые четыре месяца, а клетки кожи – каждые несколько недель. Приблизительно за семь лет все атомы вашего тела заменяются другими. В чисто физическом смысле вы полностью обновляетесь. К счастью, существует нечто неизменное, что связывает все эти разные версии вас самих: память. Возможно, именно память служит той связующей нитью, которая делает вас вами. Она составляет основу вашей личности, обеспечивая единое, непрерывное ощущение своего «я».
Но тут нас поджидает одна проблема. Может быть, непрерывность – всего лишь иллюзия? Представьте, что у вас есть возможность пойти в парк и встретить самого себя в разные периоды жизни. Вот вы в возрасте шести лет, а вот подросток, вот вам около тридцати, вот за пятьдесят, а вот перевалило за семьдесят – с начала и до самых последних дней. Предположим, что вы можете сесть рядом и рассказать друг другу одни и те же случаи из своей жизни, сплетая единую нить своей личности.
Но получится ли? Общего у вас – только имя и история, а в остальном все вы разные люди, с разными ценностями и целями. И в ваших воспоминаниях будет меньше совпадений, чем вы ожидали. Ваша память о том, каким вы были в пятнадцать лет, отличается от того, каким вы действительно были в этом возрасте; более того, у вас могут быть разные воспоминания об одних и тех же событиях. Почему? Все дело в свойствах памяти.
Память – это не точная видеозапись события в вашей жизни, а скорее хрупкое состояние мозга, оставшееся с минувших времен, которое должно воскреснуть, чтобы вы вспомнили это событие.
Рассмотрим такой пример: вы пришли в ресторан на день рождения друга. Все происходящее запускает определенные цепочки активности в вашем мозгу. Например, одну из таких цепочек запускает разговор друзей, другую активирует запах кофе, а третью – вкус великолепного пирожного. Еще одна запоминающаяся деталь – палец официанта в вашей чашке, порождающий совсем другую конфигурацию возбужденных нейронов. Все эти цепочки возбуждения связаны между собой в разветвленную ассоциативную сеть нейронов, которую многократно воспроизводит гиппокамп, пока ассоциации не фиксируются. Нейроны, возбуждающиеся одновременно, устанавливают более прочные связи: клетки, возбуждающиеся вместе, соединяются. Получившаяся в результате сеть – уникальный отпечаток события, представляющий собой воспоминание о вечеринке.
Представьте человека, которого можно расщепить на множество копий самого себя в разном возрасте. Будут ли у этих людей одинаковые воспоминания? И если нет, можно ли считать их одной личностью?
Ваша память о событии представлена уникальным созвездием клеток, участвовавших в восприятии различных аспектов этого события.
Теперь представьте, что полгода спустя вы пробуете пирожное, точно такое же, каким вас угощали на дне рождения. Этот ключик может отпереть целую сеть ассоциаций. Первоначальное созвездие клеток возбуждается, словно включаются фонари уличного освещения. И вы вдруг погружаетесь в воспоминания.
Мы не всегда это осознаем, но воспоминания беднее, чем можно было бы ожидать. Вы знаете, что на вечеринке присутствовала супружеская пара, ваши друзья. Он, наверное, был в костюме, потому что всегда носит костюм. А она в голубой блузке. Или в вишневой? А может, в зеленой? Порывшись в памяти, вы обнаружите, что не можете вспомнить, во что были одеты другие гости в переполненном ресторане.
Таким образом, ваша память о дне рождения начала ослабевать. Почему? Во-первых, у вас в мозгу имеется ограниченное количество нейронов, и все они решают несколько задач одновременно. Каждый нейрон в разное время включен в разные сети. Нейроны работают в динамичной матрице меняющихся контактов, и к ним постоянно поступает масса запросов на связь с другими клетками. Таким образом, ваша память о дне рождения загрязнилась, поскольку эти «именинные» нейроны были вынуждены встраиваться в другие сети памяти. Враг памяти – это не время, а другие воспоминания. Каждое новое событие требует образования новых связей среди конечного количества нейронов. Удивительно то, что ослабевшая память не кажется вам ослабевшей. Вы чувствуете или по крайней мере предполагаете, что сохранили полную картину.
Однако ваша память о событии не только ослабевает – она подвержена влиянию. Скажем, за год, прошедший после той вечеринки, ваши друзья расстались. Вспоминая о дне рождения, вы можете обнаружить тревожные признаки. Кажется, он вел себя тише обычного? Или между ними время от времени повисало неловкое молчание? Конечно, полной уверенности у вас нет, поскольку информация в вашей нейронной сети изменяет связанную с ней память. Таким образом, на разных этапах вашей жизни одно и то же событие может выглядеть немного по-разному.
Несовершенство памяти
Податливость памяти становится очевидной благодаря новаторской работе профессора Элизабет Лофтус из Калифорнийского университета в Ирвайне. Она перевернула наше представление о памяти, продемонстрировав, насколько чувствительны к воздействию наши воспоминания.
Лофтус разработала эксперимент, в котором добровольцам предлагали видеосюжеты об автомобильных авариях, а затем задавали ряд вопросов, чтобы выяснить, что они запомнили. Выяснилось, что вопросы, которые им задавали, влияли на полученные ответы. Лофтус объясняет: «Когда я спрашивала, с какой скоростью двигались машины перед тем, как столкнулись, или с какой скоростью двигались машины, когда врезались друг в друга, оценка скорости была разной. Испытуемые полагали, что машины двигались быстрее, когда я использовала глагол «врезались». Заинтересовавшись способностью наводящих вопросов влиять на память, она решила продолжить исследования.
Можно ли сформировать полностью ложные воспоминания? Чтобы это выяснить, Лофтус пригласила нескольких добровольцев, а ее помощники связались с их семьями и получили сведения о событиях из жизни испытуемых. Вооруженные этой информацией, исследователи составили по четыре истории из детства каждого участника эксперимента. Три из них были правдивыми. Четвертая история содержала правдоподобную информацию, но была полностью вымышленной. Четвертая история рассказывала, как испытуемый в детском возрасте потерялся в торговом центре, после чего его нашла добрая старушка, и в конце концов он вернулся к родителям.
В серии интервью испытуемым рассказывали все четыре истории. Не менее четверти участников эксперимента утверждали, что помнят о происшествии в торговом центре, несмотря на то что такого события в их жизни не было. Но это еще не все. Лофтус объясняет: «Они начинали вспоминать подробности. Возможно, они разговаривали с пожилой женщиной, которая их спасла». Со временем ложные воспоминания все больше обрастали деталями: «У старушки была нелепая шляпка», «Я держал в руках любимую игрушку», «Мама так волновалась».
Таким образом, можно не только внедрить в мозг ложные воспоминания – люди с готовностью принимают и украшают их, неосознанно вплетая фантазию в ткань своей личности.
Мы все беззащитны перед такой манипуляцией памятью – даже сама Лофтус. Выяснилось, что, когда Элизабет была ребенком, ее мать утонула в бассейне. Много лет спустя в разговоре с одним из родственников обнаружился удивительный факт: именно Элизабет обнаружила тело матери в бассейне. Новость стала для нее настоящим шоком; она об этом не знала и просто отказывалась в это верить. «Вернувшись домой с того дня рождения, я задумалась: может, так все и было. Я начала вспоминать другие подробности – как приехали спасатели и дали мне кислород. Может, кислород потребовался потому, что я нашла тело и мне стало плохо?» Вскоре она уже представляла свою мать в бассейне.
Но потом позвонил родственник и сказал, что ошибся. Тело нашла вовсе не маленькая Элизабет, а ее тетя. Так Лофтус на себе испытала, что такое ложная память, богатая подробностями и сопровождающаяся глубокими чувствами.
Наше прошлое нельзя считать точной записью, которой мы можем доверять. Скорее это реконструкция событий, иногда граничащая с мифологией. Перебирая воспоминания о прошлом, мы должны помнить, что не все подробности точны. Некоторые взяты из историй, которые люди рассказывают о себе, другие определяются представлениями о том, что случилось. Таким образом, если ставить знак равенства между своим «я» и своими воспоминаниями, то наша личность превращается в какой-то странный, непрерывный и изменчивый рассказ.
Стареющий мозг
В наше время люди живут дольше, чем когда-либо за всю свою историю, и это создает трудности в поддержании здоровья мозга. Нервную ткань атакуют такие недуги, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, изменяя нашу личность.
Но есть и хорошие новости: окружающая среда и поведение, формирующие мозг в юном возрасте, не менее важны и в старости.
В США более 1100 монахинь, монахов и священников из разных религиозных орденов согласились принять участие в уникальном исследовании с целью изучения старения мозга. Одной из главных целей было выявление факторов риска развития болезни Альцгеймера, и поэтому в число участников исследования включили людей старше шестидесяти пяти лет, у которых отсутствовали симптомы и какие-либо видимые признаки заболевания.
Преимущество религиозных орденов заключается не только в наличии стабильной группы, в которой легко проводить ежегодное тестирование, но и в том, что члены этой группы ведут схожий образ жизни, включая питание и материальное положение. Это уменьшает число так называемых «искажающих факторов», или различий, которые имеют место в более широких группах населения, таких как питание, социально-экономическое положение или образование: все они могут влиять на результаты исследования.
Сбор данных начался в 1994 г. До настоящего времени доктор Дэвид Беннет и его коллеги из Университета Раша в Чикаго получили более 350 экземпляров мозга. Каждый из них был тщательно законсервирован и исследован на микроскопические признаки болезней старения. Но это лишь половина исследования: вторая половина состоит из сбора подробных данных о жизни обладателя мозга. Каждый год участники исследования выполняют комплекс тестов, от психологических и когнитивных до измерения медицинских и физических показателей, а также генетических тестов.
Воспоминания о будущемПервый сильный эпилептический припадок у Генри Молисона случился в день его пятнадцатилетия. Затем припадки становились все чаще. Столкнувшись с перспективой усиления эпилепсии, Генри согласился на экспериментальную операцию – у него удалили среднюю часть височных долей (в том числе гиппокамп) в обоих полушариях мозга. Припадки у Генри прошли, но проявился побочный эффект: всю оставшуюся жизнь у него не формировались новые воспоминания. Но и это еще не все. Генри утратил не только способность формировать новые воспоминания, но и прогнозировать будущее.
Представьте, что завтра вы идете на пляж. Какая картина возникает в вашем мозгу? Сёрферы и замки из песка? Обрушивающиеся на берег волны? Лучи солнца, пробивающиеся сквозь облака? Если бы вы спросили Генри, как он представляет завтрашнюю прогулку, он, скорее всего, ответил бы: «Единственное, что приходит мне в голову, – это синий цвет». Несчастье, приключившееся с Генри Молисоном, проливает свет на механизмы, лежащие в основе памяти: они не просто записывают все, что произошло, но также позволяют делать проекцию в будущее.
Активный образ жизни в пожилом возрасте полезен для мозга.
Когда группа исследователей начинала работу, ученые рассчитывали обнаружить четкую связь между ослаблением когнитивных способностей и тремя заболеваниями, считающимися наиболее распространенными причинами деменции: болезнью Альцгеймера, инсультом и болезнью Паркинсона. Однако выяснилось следующее: наличие мозговой ткани, пораженной болезнью Альцгеймера, не обязательно означает, что этот человек будет сталкиваться с когнитивными проблемами. Некоторые люди жили с обширной патологией, вызванной болезнью Альцгеймера, без какого-либо снижения когнитивных способностей. В чем же дело?
В поисках ответа ученые обратились к массиву собранных данных об участниках исследования. Беннет обнаружил, что снижение когнитивных способностей обусловлено психологическим и практическим факторами. Например, тренировка когнитивных способностей – то есть все, что стимулирует активность мозга, в том числе кроссворды, чтение, управление автомобилем, обучение новым навыкам, обязанности – защищает мозг. Таким же эффектом обладает общественная деятельность, социальные сети, общение, физическая активность.
Сотни монахинь согласились после смерти предоставить свой мозг для исследований. Результаты стали для ученых неожиданностью.
И наоборот, исследователи обнаружили, что негативные психологические факторы, такие как одиночество, тревога, депрессия и склонность к стрессу, способствуют более быстрому угасанию когнитивных способностей. Позитивные черты личности, такие как добросовестность, наличие жизненной цели и неумение сидеть без дела, защищают мозг.
Испытуемые с пораженной болезнью нервной тканью, но без симптомов когнитивного расстройства создали так называемый «когнитивный резерв». По мере повреждения одних участков мозга в работу включались другие, уже подготовленные участки, компенсируя или выполняя утраченные функции. Чем больше мы тренируем когнитивные способности мозга – обычно ставя перед ним трудные и новые задачи, в том числе социальное взаимодействие, тем больше нейронных сетей строят новые пути, позволяющие попасть из точки А в точку Б.
Представьте мозг как инструментальный ящик. Хороший инструментальный ящик будет содержать весь необходимый набор инструментов. Если требуется выкрутить болт, вы возьмете разводной ключ; при отсутствии разводного ключа вы достанете из ящика обычный гаечный ключ, а если нет и его, то воспользуетесь плоскогубцами. То же самое делает тренированный мозг: даже при дегенерации множества путей вследствие болезни он способен находить другие решения.
Исследование мозга монахинь показало, что можно защитить свой мозг и оставаться самим собой на протяжении всей жизни. Тренировка всех инструментов нашего когнитивного инструментального ящика не остановит процесс старения, но позволит его замедлить.
Я разумен
Размышляя о том, кто я, следует помнить об одном, самом главном аспекте: я разумное существо. Я осознаю свое существование. Я чувствую свое присутствие в этом мире, смотрю на мир этими глазами, воспринимаю эту многоцветную и динамичную картину, находясь в центре сцены. Назовем это сознанием или разумом.
Ученые часто спорят о точном определении сознания, но понять, о чем идет речь, поможет простое сравнение: когда вы бодрствуете, то находитесь в сознании, а когда спите – нет. Это различие подводит нас к простому вопросу: чем отличается активность мозга в этих двух состояниях?
Один из способов измерения активности мозга – электроэнцефалография (ЭЭГ), при которой суммарное возбуждение миллиардов нейронов определяется путем регистрации слабых электрических сигналов с поверхности головы. Этот способ довольно грубый, и иногда его сравнивают с попыткой понять правила игры в бейсбол, держа микрофон у наружной стены стадиона. Тем не менее ЭЭГ способна продемонстрировать разницу между двумя состояниями, сном и бодрствованием.
Когда вы бодрствуете, электроэнцефалограмма свидетельствует о том, что миллиарды нейронов участвуют в сложном обмене сигналами: это можно сравнить с тысячами разговоров зрителей на стадионе.
Сознание пробуждается, когда нейроны сообщаются друг с другом почти независимо, формируя сложные и слабые ритмы. При медленном сне нейроны синхронизируются друг с другом, и сознание отсутствует.
Во время сна ваше тело словно выключается. Логично предположить, что то же самое происходит со «стадионом» нейронов. Однако в 1953 г. выяснилось, что это предположение неверно: ночью мозг так же активен, как днем. Когда человек спит, нейроны просто взаимодействуют иначе, более синхронно и ритмично. Это похоже на «волну» на стадионе, когда зрители берутся за руки и одновременно встают и садятся.
Нетрудно понять, что при наличии тысяч отдельных разговоров сложность процессов на стадионе гораздо выше. И наоборот, демонстрация зрителями «волны» – занятие менее интеллектуальное.
Следовательно, сознание зависит от ритмов возбуждения клеток мозга. Днем, когда вы бодрствуете, ваше «я» возникает как результат интегрированной сложности взаимодействия нейронов. Ночью, когда взаимодействие нейронов немного меняется, вы исчезаете. И близким людям приходится ждать следующего утра, когда ваши нейроны отключат общий ритм и вернутся к сложным связям. Только тогда вернетесь и вы.
Таким образом, ответ на вопрос, кто вы, зависит от того, чем заняты ваши нейроны.
Мозг как снежинка
После окончания магистратуры я получил возможность работать с одним из моих научных кумиров, Фрэнсисом Криком. Когда я с ним познакомился, его больше всего занимала проблема сознания. Доска в кабинете Крика всегда была исписана сверху донизу, но меня удивляло, что одно слово в центре было крупнее остальных. Это слово «смысл». Мы многое узнали о нейронах, нейронных сетях и зонах мозга, но по-прежнему не знаем, почему все эти курсирующие в мозгу сигналы что-то для нас значат. Как вещество в нашем мозгу порождает мысли?
Противоречие между разумом и теломСознательное понимание – одна из самых больших загадок современной нейробиологии. Каково взаимоотношение между сознанием и физическим мозгом?
Декарт предполагал, что нематериальная душа существует отдельно от мозга. Он считал, как иллюстрирует рисунок, что сигналы от органов чувств поступают в шишковидную железу мозга, которая служит воротами к нематериальной душе. Скорее всего, Декарт выбрал эту железу потому, что она расположена на оси мозга, тогда как большинство остальных структур сдвоены и имеются в обоих полушариях.
Идею нематериальной души сложно примирить с данными нейробиологии. Декарту не приходилось бывать в неврологическом отделении больницы, иначе он увидел бы, что при изменении мозга меняется личность человека. Одни повреждения мозга вызывают депрессию, другие превращают людей в маньяков, третьи влияют на религиозность, чувство юмора или отношение к азартным играм. Человек может стать нерешительным, агрессивным или подверженным приступам бреда. Это противоречит идее, что психическое можно отделить от физического.
Современная нейробиология стремится выявить связь активности конкретных нейронов с определенными состояниями сознания, но полное понимание сознания потребует новых открытий и теорий; наша наука еще очень молода.
Проблема присвоения смысла пока не решена. Но, как мне кажется, мы уже можем сказать следующее: смысл определяется сетями ассоциаций, в основе которых лежит весь жизненный опыт.
Представьте, что я беру кусок ткани, раскрашиваю его и показываю вам. Вызовет ли он у вас воспоминания, подтолкнет ли воображение? Скорее всего, нет. Ведь это просто кусок ткани, правда?
А теперь представьте, что краска на ткани образует рисунок флага вашей страны. Его вид почти наверняка вызовет у вас ассоциации, однако конкретное значение уникально и зависит от жизненного опыта. Вы не воспринимаете объекты такими, какие они есть. Ваше восприятие определяется тем, кто вы.
Интерпретация материальных объектов зависит в основном от истории вашего мозга и лишь в небольшой степени от самих объектов. Эти два прямоугольника не содержат ничего, кроме сочетания цветовых пятен. Собака не увидит разницы между ними. Ваша реакция на них определяется только вами, а не ими.
У каждого из нас свой путь, определяемый генами и опытом, и в результате каждый мозг имеет уникальную внутреннюю жизнь. Мозги так же не похожи друг на друга, как снежинки.
В мозгу постоянно формируются и перестраиваются триллионы новых связей, и этот присущий только вам рисунок означает, что такого человека, как вы, никогда не было и не будет. Опыт, определяющий ваше сознание в данный момент, уникален.
Физически наш мозг непрерывно меняется, и мы вместе с ним. Мы не являемся чем-то раз и навсегда определенным. Человека можно уподобить незаконченному проекту – от колыбели до могилы.