Читать книгу "Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока - Станислас Деан"

Потребность развивающегося мозга в правильном питании иллюстрируется одной печальной историей, которая произошла в Израиле в ноябре 2003 года. Всего за одну ночь в детские больницы по всей стране поступили десятки младенцев, заболевших неизвестной болезнью122. У всех наблюдались тяжелые неврологические симптомы: вялость, рвота, нарушения зрения и активности. Некоторые впали в кому; двое погибли. Началась гонка со временем: что это за новая болезнь и чем вызвано ее внезапное развитие?

В конце концов выяснилось, что всех больных детей кормили из бутылочки одним и тем же сухим соевым молоком. Анализ его формулы подтвердил худшие опасения. Согласно этикетке, молоко должно было содержать 385 миллиграммов тиамина, более известного как витамин В1. На деле его там не было вообще. Производитель признался, что в начале 2003 года состав смеси изменился: по экономическим соображениям в молоко перестали добавлять тиамин. Этот витамин, однако, является важнейшим питательным веществом для мозга. Поскольку в организме тиамин не накапливается, его отсутствие в рационе быстро приводит к выраженному дефициту.

Неврологи уже знали, что дефицит тиамина у взрослых вызывает тяжелое неврологическое расстройство, синдром Вернике—Корсакова, чаще всего поражающий сильно пьющих людей. В острой фазе возможно развитие энцефалопатии Вернике, которая в некоторых случаях заканчивается летальным исходом. Спутанность сознания, расстройство движений глаз, неспособность координировать движения и недостаточная бдительность, иногда приводящие к коме и смерти… симптомы болезни во всем сходились с симптомами, которые наблюдались у младенцев в Израиле.

Окончательным доказательством послужили результаты терапевтического вмешательства. Как только дети снова стали получать витамин В1, их состояние улучшилось, уже через несколько дней они смогли вернуться домой. По разным оценкам, от шестисот до тысячи израильских младенцев испытывали недостаток тиамина в течение двух или трех недель. Восстановление сбалансированного питания спасло им жизнь. Однако спустя годы, в возрасте шести-семи лет, почти у всех проявились серьезные проблемы с речью. Израильский психолог Наама Фридман, обследовавшая около шестидесяти таких детей, обнаружила, что для большинства были характерны нарушения в понимании и образовании устной и письменной речи. Наиболее выраженные аномалии наблюдались в сфере грамматики: прочитав или услышав предложение, дети с трудом могли сообразить, кто что с кем делает. Даже такая простая задача, как озаглавливание картинки – например, изображения овцы, – вызывала определенные сложности. Тем не менее концептуальная обработка казалась интактной: например, клубок шерсти дети правильно ассоциировали с овцой, а не со львом. В норме были и все остальные показатели, включая интеллект.

Это происшествие – лучшее свидетельство того, что и у нейропластичности есть свои границы. Овладение речью, очевидно, основано на невероятной гибкости младенческого мозга. Любой малыш способен выучить любой язык мира, от тонов китайского до щелчков банту: его мозг соответствующим образом меняется в ответ на погружение в определенную языковую среду. К несчастью, эта пластичность не бесконечна и не волшебна: это сугубо материальный процесс, требующий определенных питательных и энергетических затрат. Даже несколько недель депривации могут привести к перманентным нарушениям. Поскольку организация мозга носит модульный характер, нарушения могут быть ограничены одной когнитивной областью, такой как грамматика или словарный запас. Педиатрическая литература полна подобных примеров. Я мог бы упомянуть, например, фетальный алкогольный синдром, причиной которого является воздействие на плод алкоголя. Алкоголь – это тератоген, вещество, вызывающее пороки развития тела и мозга; для формирующейся нервной системы это настоящий яд, которого следует избегать на протяжении всей беременности. Чтобы дендритные деревья росли, сад мозга должен быть обеспечен всеми необходимыми ему питательными веществами.

Возможности и ограничения синаптической пластичности

Но насколько пластичен хорошо питающийся мозг? Может ли он полностью перестроиться, кардинально изменить свою анатомию под влиянием опыта? Ответ – нет. Пластичность – это приспособительная переменная. Она имеет фундаментальное значение для научения, но не может выйти за рамки генетических ограничений, которые делают нас теми, кто мы есть, – совокупностью фиксированного генома и уникальных переживаний.

Пришло время рассказать вам о Нико, молодом художнике, с чьим творчеством мы уже познакомились во введении (см. цветную иллюстрацию 1). Нико пишет свои великолепные картины, используя только одно полушарие – левое. В возрасте трех лет и семи месяцев он перенес хирургическую операцию под названием «гемисферэктомия»[23], чтобы положить конец мучительной эпилепсии.

Благодаря поддержке семьи, врачей и исследователя Гарвардской высшей школы педагогических наук Антонио Баттро Нико смог посещать начальную школу в Буэнос-Айресе, а затем школу в Мадриде, в которой он проучился до восемнадцати лет. В настоящее время его устная и письменная речь, память и пространственные навыки безупречны. Он даже получил диплом об окончании университета в сфере информационных технологий. А главное – у него есть потрясающий талант к рисованию и живописи.

Является ли это хорошим примером пластичности мозга? Несомненно: левое полушарие Нико освоило многие функции, которые у нормального человека традиционно ассоциируются с правым полушарием. Например, Нико может оценить всю картину в целом и скопировать пространственную компоновку рисунка; он понимает иронию, чутко улавливает интонации и может угадать мысли людей, с которыми разговаривает. Если бы подобной операции подвергся взрослый человек, эти функции, вероятно, были бы утрачены навсегда.

Однако пластичность мозга маленького Нико преимущественно ограничивалась теми же самыми нейронными сетями, которые имеются у всех других детей. Обследовав Нико с помощью целой батареи тестов, мы обнаружили, что он сумел втиснуть все свои приобретенные таланты в неповрежденное левое полушарие, не нарушив его обычной организации. Все традиционно правосторонние функции переместились в левое полушарие симметрично их обычным локациям! Например, корковые нейроны, которые реагируют на лица и обычно располагаются в правой височной доле, у Нико были расположены в том же самом месте, только в левой височной доле (у здоровых детей этот участок коры тоже реагирует на лица, но очень слабо). Таким образом, хотя мозг Нико перестроился, он сохранил существовавшую ранее организацию, общую для всех людей. Основные пучки волокон, которые формируются в период внутриутробного развития и проходят через мозг каждого ребенка, не позволили научению выйти за узкие рамки универсальной карты коры.

Возможности и пределы пластичности мозга особенно очевидны на примере зрительных способностей. Неудивительно, что Нико – гемианоптик. Фактически его зрение расщеплено на две части: в правой половине он видит идеально (обоими глазами), а в левой полностью слеп. Когда Нико смотрит на некий предмет, правая сторона кажется абсолютно нормальной, а левая остается невидимой; чтобы ее увидеть, Нико приходится смещать взгляд или поворачивать голову. Дело в том, что из-за перекреста зрительных путей сигналы с левой половины зрительного поля, которые обычно попадают в правое полушарие, у Нико попадают в пустоту и не могут быть обработаны. Даже за двадцать лет зрительного опыта мозг Нико так и не сумел компенсировать эту фундаментальную проблему. Очевидно, к потере зрения в левой части зрительного поля привели сразу два фактора: скромная пластичность зрительных связей и ранняя остановка развития этой части мозга.