ГЛАВА 6

ПОЧЕМУ ЗНАЧЕНИЕ ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЕ

У Ласло Полгара три дочери. При большой любви к шахматам и дочерям Ласло решился на небольшой эксперимент: не отправлять девочек в школу, а дать им домашнее образование. Школьные предметы они с женой преподавали сами, а помимо того со всей строгостью, методично и серьезно учили их играть в шахматы. Каждый день игры и забавы девочек были сосредоточены вокруг шахматных фигур и их приключений на шестидесяти четырех клетках — так мальчишки увлеченно играют в солдатики.

К 15 годам старшая дочь Полгаров Сьюзен (Жужи) вошла в когорту самых сильных шахматисток мира. В 1986 году она — первой среди женщин — прошла квалификацию для участия в чемпионате мира по шахматам среди мужчин, а спустя пять лет получила звание гроссмейстера — также среди мужчин.

В 1989 году, в разгар небывалого взлета шахматной карьеры Сьюзен Полгар, ее средняя сестра, 14-летняя София, прославилась «Разграблением Рима» — ошеломительной победой на шахматном турнире в Италии; ее игру считают одной из сильнейших среди всех, когда-либо продемонстрированных 14-летними шахматистами. Впоследствии София добавила к своим шахматным регалиям звания международного мастера и гроссмейстера среди женщин.

Младшая из сестер Полгар, Юдит, признана лучшей среди официально зарегистрированных женщин-шахматисток. Звание гроссмейстера она получила в нежном возрасте 15 лет и 4 месяца и единственная среди женщин включена в рейтинг-лист ФИДЕ — сотню сильнейших шахматистов мира. Некоторое время Юдит Полгар числилась и в топ-10 сильнейших шахматистов мира.

Что же помогло сестрам Полгар добиться таких выдающихся успехов­?

Их родители придерживались следующей философии: гениями не рождаются, но гениев можно вырастить. Дочерей тренировали ежедневно — и не только погрузили их в шахматную среду, но и сделали шахматы частью воспитания. Девочки получали похвалы, родительские объятия, внимание или же неодобрительный взгляд — смотря по тому, насколько успешной была их игра. В итоге мозг каждой из дочерей выстроил под эту логическую игру огромную нейронную сеть.

Мы уже убедились в способностях мозга реорганизоваться в ответ на входные данные, но суть в том, что не вся информация, проносящаяся по его проводящим путям, одинаково важна. Как и в какой мере мозг настраивается в ответ на входные сигналы, имеет самое прямое отношение к занятиям, которым вы себя посвящаете. Если вы решили переключиться с нынешней профессии на орнитологию, больший объем ваших мозговых ресурсов мобилизуется на изучение орнитологических тонкостей (например, формы крыльев, окраса груди, размеров клюва), тогда как до этого нейронное представительство ваших знаний о птицах могло сводиться к самому примитивному (это птичка там, в небе, или самолетик?).

Перлман или Ашкенази: где чья моторная кора?

О скрипаче Ицхаке Перлмане рассказывают такую историю. После одного из концертов восхищенный поклонник воскликнул: «Я бы отдал жизнь, чтобы так сыграть».

На что Перлман ответил: «Я и отдал».

Каждое утро Ицхак поднимается с постели в 05:15. После душа и завтрака он посвящает четыре с половиной часа утрен­ней репетиции. Потом обедает, выполняет комплекс обязательных физических упражнений, за чем следует послеобеденная репетиция, тоже продолжительностью четыре с половиной часа. Такого распорядка Перлман неукоснительно придерживается круглый год, за исключением дней, когда выступает: в день концерта он репетирует только утром­.

Схема нейронных связей со временем начинает отображать ваше занятие, и потому кора мозга у постоянно репетирующих музыкантов изменяется — до такой степени, что при нейровизуализации это заметно невооруженным глазом. Если всмотреться в участок моторной коры, отвечающий за движение рук, открывается нечто очень любопытное: у музыкантов на этом участке извилина образует складку, какой не бывает у немузыкантов, формой она напоминает греческую букву омега (Ω). Тысячи часов практики физически изменяют мозг музыканта.

Реконфигурация мозга может рассказать и еще немало интерес­ного.

И скрипач Ицхак Перлман, и пианист Владимир Ашкенази глубоко преданы своему искусству, оба бесчисленными часами оттачивают исполнительское мастерство, у обоих одинаково напряженный гастрольный график — и все же мозг каждого выглядит настолько специфически, что можно с первого взгляда определить, кому какой принадлежит. У музыкантов, играющих на струнных инструментах, омегаобразная складка извилины в моторной коре присутствует только в одном полушарии, поскольку у них виртуозно работают лишь пальцы левой руки, тогда как правая только водит смычком по струнам. В отличие от струнников, у пианистов омега присутствует в моторной коре обоих полушарий, потому что у них пальцы обеих рук вырисовывают на фортепианных клавишах сложнейшие узоры. Чтобы специалист определил, кто находится в сканере, достаточно одного взгляда на моторную кору (рис. 6.1).

Мало того, особенности реорганизации мозга могут рассказать и о других вещах: в коре находит отражение не только тот факт, что одна рука получает больше или меньше нагрузки, чем другая, — иногда можно определить, какое действие она выполняет. Предположим, вы работаете на сборочном конвейере и вам предписана одна из двух операций: заполнять баночки мелкими стеклянными шариками или закручивать у баночек крышки. Обе операции выполняются правой рукой, однако первая требует тонкой работы кончиками пальцев, тогда как вторая задействует запястье и предплечье. Если вы заполняете баночки, кортикальное представительство ваших пальцев расширится за счет кортикальных территорий запястья и предплечья. Если же вы поставлены закручивать крышки, произойдет обратное.

Подобным же образом раз за разом повторяемые действия получают отражение в структуре мозга, причем перемены не ограничиваются переделом территории моторной коры. Например, если вы несколько месяцев учитесь читать шрифт Брайля, разрастется участок, отвечающий за осязание указательного пальца. Если во взрослом возрасте вы освоите фокусы или жонглирование, в мозге увеличатся области зрительной коры. Отсюда следует, что мозг отражает не внешний мир вообще, а более конкретный его образ, то есть ваш внешний мир.

Данный принцип лежит в основе развития какого-либо навыка. Профессиональные теннисисты, например Серена и Винус Уильямс, посвящают тренировкам годы и годы, и потому правильное выполнение технических приемов у них доведено до автоматизма даже в разгар напряженного поединка: чек-степ, стоп-шаг, удар слева, удар справа, удар с лёта, смеш, подача с вращением, выход к сетке. Они тренируются тысячи часов, чтобы правильные движения впечатались в схему подсознательных нейронных связей; и если Серена станет играть осознанно, обдумывая движения, ей не видать победы как своих ушей. Теннисными успехами сестры Уильямс обязаны тому, что у обеих мозг действует как автомат, тонко и точно отлаженный неустанными тренировками.

Вы, вероятно, слышали о правиле десяти тысяч часов: предполагается, что именно столько времени требуется практиковать какой-либо вид деятельности, чтобы стать специалистом, — будь то серфинг, спелеология или игра на саксофоне. Хотя точно определить количество часов тренировки невозможно, в целом идея верна: только огромным числом повторений возможно проложить в мозге схему нужных навыков. Вспомните Дестина Сэндлина и его велосипед с обратным рулем. Хотя Дестин с самого начала понимал, как на нем ездить, для практического навыка этого не хватало, и потому ему пришлось неделями тренироваться. Аналогично обстояли дела у обезьян, которых учили пододвигать к себе пищу лопаткой: схемы их тел в мозге перестроились, чтобы включить в себя длину подсобного инструмента, в результате мозг стал воспринимать лопатку как элемент строения тела (см. ). Но такая перестройка происходила в мозге животных, только когда они актив­но пользовались лопаткой. Мозгу требуются многократно повторяемые действия с инструментом, просто держать его в руке недостаточно. Из этого принципа и проистекает правило десяти тысяч часов.

Интенсивная практика влияет на нейронные связи не только в моторных реакциях, скажем при игре на скрипке, ударах теннисной ракеткой или манипуляциях лопаткой. То же можно сказать и о поглощении информации. Когда студенты-медики готовятся к итоговому экзамену за триместр, объем серого мозгового вещества у них настолько изменяется, что на сканах мозга это можно увидеть невооруженным глазом. Аналогичные перемены происходят, если взрослый человек обучается читать задом наперед в зеркале. У лондонских таксистов области мозга, задействованные в пространственной ориентации, зримо отличаются от аналогичных у остального населения. В каждом полушарии таксиста увеличена область гиппокампа, которая участвует в формировании внутренних карт внешнего мира. Словом, какому занятию вы посвящаете свое время, то и вносит свои коррективы в ваш мозг. В этом смысле вы больше того, что едите, — вы становитесь информацией, которую усваиваете.

Именно так сестры Полгар сумели подняться к вершинам мирового шахматного мастерства. Своими феноменальными достижениями они обязаны не особому гену, кодирующему шахматные таланты, а непрерывной многолетней практике, которая высекала в их мозге особые проводящие пути, кодирующие тактические и стратегические комбинации, а также возможности шахматных фигур, будь то конь, ладья, слон, пешка, король или ферзь.

И мозг стал отражать их мир. Но как?

Формируем ландшафт

Видел недавно забавный интернет-мем. На картинке человеческий мозг говорит своему хозяину: «Слышь, сдается, у тебя в кармане только что прожужжал мобильник». А внизу еще одна подпись: «Шутка, мобильник-то и не в кармане вовсе!»

Фантомные вибрации мобильного телефона — напасть исключительно XXI века. Подобный фантом порождают мимолетная судорога, непроизвольное подергивание кожи, подрагивания, тряска или прикосновение к ноге. И если частота и продолжительность этого ощущения хотя бы отдаленно напоминают вибрации мобильника, ваш мозг услужливо решит за вас, что вам поступило интересное сообщение. Лет тридцать назад, если бы у вас дрогнуло в ноге, вы решили бы, что причиной тому муха, или складка ткани, или кто-то случайно задел вас, неловко прошмыгнув мимо.

Почему интерпретация меняется от поколения к поколению? Потому что вибрация мобильника служит оптимальным объяснением для целого ряда ощущений.

Мы лучше поймем, что при этом происходит в мозге, если представим себе холмистый ландшафт. Капельке дождя, чтобы оказаться в озере, необязательно метить непосредственно в водоем, достаточно попасть на его берег, и неважно, на северный склон или южный, западный или восточный, — она все равно стечет в озеро. Аналогичным образом ощущению на коже бедра тоже необязательно быть результатом вибрации мобильника — причиной может служить легкое трение джинсовой ткани, непроизвольное сокращение мышц, зуд на коже или задетый подлокотник дивана. Но поскольку ощущение сходное, его сигналы, как капли дождя, скатываются к своему завершению: «Важное сообщение, прочитать немедленно». Облик вашего мозгового ландшафта формируется исходя из того, что значимо в вашем мире.

Задумаемся, как мы интерпретируем звуки речи. Для вас естественно понимать звуки и слова родного языка, тогда как в иностранной речи нередко присутствуют похожие звуки, но вот досада: их никак не удается отличить от знакомых вам. Но почему? Как выясняется, причиной тому служат некоторые различия в мозге людей, говорящих на разных языках. Но они не с рождения получили такие «особенные» мозги, как, собственно, и вы свои.

Если рассмотреть весь диапазон звуков, которые способны произносить люди, получится относительно плавный континуум. Несмотря на это, вы осваиваете речь, опираясь на накопленный опыт: конкретные звуки означают одно и то же независимо от того, кто их произносит — ваш отец, няня или учитель. Ваш мозг догадывается, что протяженное [ееее] или отрывистое [е] все равно относятся к категории буквы E. То же можно сказать о тягучем [аеее] в устах вашего приятеля-техасца или скупом [oy] в речи вашего друга-австралийца. Опыт учит вас, что эти двое имеют в виду один и тот же звук, разве что произносят его по-разному, и в конце концов все эти звуки скатываются к одной интерпретации в ландшафте ваших нейронных сетей.

В соседних долинах в свои «озера» собираются звуки, эквивалентные букве А, или И, или О и другим, и со временем ваш ландшафт начинает отличаться от ландшафта в мозге человека, который вырос в другой языковой среде и иначе различает звуки в сплошном звуковом континууме.

Для примера сравним младенца, родившегося в Японии (назовем его Хаято), и младенца из Америки (пусть он зовется Уильям). С точки зрения мозга никакой разницы между малышами нет. Но в родной Осаке младенец Хаято с первого дня жизни слышит вокруг себя японскую речь. А младенец Уильям в своем Пало-Альто слышит звуки английской речи, где тот же смысл обозначается уже другими звуками. В качестве примера разницы в восприятии звуков у двух малышей рассмотрим звуки [л] и [р]. В английском языке эти звуки информативны, так как меняют смысл слова, — сравните right и light (правый и свет) или raw и law (ссадина и закон). А в японском такого различия между [р] и [л] нет. В результате внутренний ландшафт Уильяма образует горный хребет между «озерами» интерпретаций этих звуков, чтобы разница между ними четко воспринималась на слух. А в мозге Хаято образуется одна общая долина, куда стекают и где интерпретируются оба звука. В итоге Хаято не воспринимает на слух разницы в звуках [л] и [р].

Очевидно, что мозг ребенка не рождается сразу с тем или иным нейронным ландшафтом: переселись беременная мать Уильяма в Осаку, а беременная мама Хаято в Пало-Альто, мальчишки без труда научились бы бегло говорить и понимать беглую речь на своем новом языке. В отличие от генетически заложенных особенностей, нейронные ландшафты Хаято и Уильяма сформировались бы под влиянием всего значимого, полезного и пригодного в их непосредственной среде.

Заметим, что внутренний ландшафт складывается довольно рано, еще до того как Хаято и Уильям научатся говорить. В подтверждение достаточно понаблюдать, как изменится поведение младенца во время грудного кормления, когда он услышит внезапную смену звуков. Например, можно произнести длинное [р], а потом внезапно сменить его на длинное [л]: [рррррллллл]. Выясняется, что младенец начинает бодрее сосать материнскую грудь, когда замечает изменение звука, так что в шестимесячном возрасте и Хаято, и Уильям станут утолять голод быстрее, когда раскатистое [р] сменится мягким [л]. Однако к году Хаято перестанет различать эти два звука, они будут звучать для него одинаково и скатываться в одну и ту же долину интерпретации. Мозг Хаято утратит способность различать их, тогда как мозг Уильяма, пассивно слышавшего десятки тысяч английских слов, произносимых родителями, усвоит, что в различии звуков [р] и [л] заложен смысл. Тем временем мозг Хаято разовьет навык улавливать тонкие различия в других звуках, которые для мозга Уильяма будут неразличимы. Таким образом универсальная при рождении слуховая система постепенно выстраивает свои нейронные связи, чтобы наиболее четко различать уникальные для вашего языка звуки в зависимости от того, где вам случилось появиться на свет.

Таким же образом вы не с рождения умеете опознавать вибрации мобильника; наоборот, это его чрезвычайная значимость в вашей реальности выстроила ваш нейронный ландшафт таким образом, что для сходных ощущений образовался обширный общий резервуар-уловитель. Подобно Хаято, слышавшему звуки [р] и [л], вы сливаете в одну общую толковательную категорию мимолетные подергивания, вибрации и легкий зуд кожи в районе бедра.

Из всего того, что мы только что узнали, напрашивается вывод: многократно повторяемая практика или воздействие определенной среды и есть то главное, что монтирует схему нейронных связей мозга. Но, в сущности, здесь действует более глубинный принцип.

Упорство

— Сколько психиатров потребуется, чтобы заменить электрическую лампочку?

— Всего один. Но лампочка сама должна захотеть поменяться.

Вернемся к Фэйт, удивительной двулапой собаке, с которой мы познакомились в . Тогда я преподнес ее историю так, будто ее мозг волшебным образом осознал, какого необычного строения тело ему досталось. Но сейчас мы копнем поглубже и доберемся до косточки, которая тут зарыта. Было ли в Фэйт что-то особенное? Сможет ли любая собака освоить бипедальную локомоцию? А если да, то отчего все собаки не передвигаются на задних лапах?

Главная причина, по которой перестроились нейронные карты Фэйт, — их крайняя важность в контексте ее образа жизни. Фэйт требовалось добираться до пищи. Но по-другому, не как ее четвероногие собратья, доставочный дрон или курьер сервиса доставки еды DoorDash. Судьба вынудила Фэйт искать инновационное решение. Ее мозг испробовал разные стратегии, пока не наткнулся на ту, что оказалась действенной: удерживая равновесие на двух лапах, шажок за шажком ковылять в сторону кормушки. Так Фэйт могла достичь своей цели и через какое-то время вполне неплохо освоила двулапый способ передвижения. Не найдя его, бедняжка просто померла бы с голоду. Воля к жизни позволила гибкой нейронной сети в мозге Фэйт перебрать немалое количество вариантов и в конце концов решить проблему, что обеспечило ей пропитание, кров и заботу любящих хозяев.

Решающую роль в том, когда и как будет трансформироваться мозг, играют цели, к которым он стремится. Для сестер Полгар, Ицхака Перлмана, Владимира Ашкенази достижение вершин мастерства в избранной области зависело от их желания покорить эти вершины. Предположим, что у сестер Серены и Винус Уильямс есть брат Фред, не менее спортивно одаренный, чем они, и что родители еще в детстве дали ему в руки теннисную ракетку и годами заставляли упорно тренироваться. Фред добросовестно упражнялся, но сам теннис был ему отвратителен. Он никогда не получал от одноклассников ни слова одобрения, ни разу не выиграл ни одного соревнования, и дома, в семье, никто и никогда не баловал его похвалами. И какой результат дали бы его тренировки? Нулевой. В мозге Фреда также не произошло бы никакой заметной реорганизации. Даже если бы его тело технично выполняло все положенные движения, теннис все равно никак не согласовывался бы с его внут­ренними стимулами.

Это легко продемонстрировать в лабораторных условиях. Представим себе такой эксперимент: первый участник отбивает азбукой Морзе послание на вашей ступне, в то время как другой участник, совершенно независимо от первого, проигрывает вам некий музыкальный фрагмент. Если вы знаете, что за расшифровку послания вам полагается денежная премия, области вашего мозга, отвечающие за осязание в ступне (в соматосенсорной коре), начнут повышать чувствительность восприятия тактильных сигналов. Между тем вовлеченные в слух области мозга (слуховая кора) никаких изменений не покажут, хотя их тоже стимулируют. Теперь предположим, что вам поставлена противоположная задача: денег вам дадут, если вы верно укажете тонкие различия в звуках мелодии, которую вам проигрывает второй участник эксперимента, а за расшифровку тактильного послания премии не причитается. В этом случае мы увидим, что ваша слуховая кора настраивается тоньше различать звуки, а в соматосенсорной коре никакой подстройки не происходит. И хотя в обоих случаях мозг получает из внешней среды одни и те же стимулы, перемены в нем будут определяться задачей, за решение которой обещано вознаграждение.

По этой причине гипотетическому Фреду Уильямсу не светят успехи на корте: мозг не получает за них вознаграждения. Нейронные карты в его мозге, как и ваши в вашем, отражают стратегии, получившие положительную обратную связь.

Данные представления открывают новые пути восстановления мозга после повреждений. Представим, что у вашей подруги случился инсульт, повредивший участок моторной коры, и в результате одна рука у нее поч­ти парализована. После многих безуспешных попыток использовать ее она отчаивается и в повседневной жизни начинает пользоваться только здоровой рукой. Это типичный сценарий, но в результате и без того слабо действующая рука все больше слабеет.

Уроки нейронных связей подсказывают метод лечения, на первый взгляд противоречащий логике, — индуцированная ограничением двигательная терапия: пациентке пристегивают к туловищу здоровую руку, чтобы ею нельзя было пользоваться. В результате женщине приходится все обиходные дела выполнять ослабленной рукой. Этот простой метод позволяет снова натренировать моторную кору: поврежденная рука вынуждена действовать и плюс к тому остроумно использует силу нейронных механизмов, заложенных в основе желания и вознаграждения. Тем более что у пациентки сильна внутренняя мотивация донести бутерброд до рта, открыть ключом входную дверь, поднести мобильник к уху и выполнять все прочие действия, обеспечивающие ей достойную самостоятельную жизнь. Хотя такая терапия на первых порах приводит пациента в отчаяние, она зарекомендовала себя как наиболее эффективный способ лечения, поскольку принуждает мозг пробовать новые методы и стратегии, а вознаграждение позволяет закреплять наиболее действенные из них.

Помните обезьян из Сильвер-Спринг, у которых изменились карты тела? Как выясняется, идея индуцированной ограничением терапии берет начало в тех давних исследованиях. У всех обезьянок были повреждены нервные волокна кисти одной руки, и Эдвард Тауб задался вопросом, перестали ли его подопытные использовать поврежденную руку просто потому, что здоровой было лучше и удобнее выполнять экспериментальные задачи. Чтобы проверить, так ли это, Тауб помещал здоровую руку каждой обезьяны на перевязь, чтобы она не могла ею пользоваться. Это ставило зверьков перед трудной задачей: на одной руке повреждены нервы, а другую, здоровую, использовать нет возможности. Если животное испытывало голод, выход был один: пустить в ход больную руку, что обезьянки и делали. Как ни парадоксально, но, чтобы преодолеть недуг, пришлось доставить обезьянам еще больший дискомфорт, но именно это и помогло решить проблему.

Теперь вернемся к Фэйт. Способны ли собаки передвигаться на задних лапах? Конечно. Однако у большинства псов нет ни желания, ни мотивации попробовать передвигаться бипедальным способом и явно нет резона осваивать его. В этом и состоит причина, почему прославилась Фэйт: не потому, что она единственная среди собачьего племени могла бы передвигаться на задних лапах, а потому, что единственная на практике доказала это. Аналогичная ситуация, когда незрячий человек использует эхолокацию. Как выясняется, люди с отменным зрением тоже способны освоить этот метод, просто у большинства зрячих недостаточно мотивации, чтобы затрачивать многие часы на реорганизацию своих нейронных полей.

***

Вознаграждение — мощный стимул, запускающий перестройку нейронной сети, но, что еще лучше, для каждой новой подстройки вашему мозгу не требуется ни лакомств, ни денег. В общем случае модификации в нейроцепочках инициируются чем-то соответствующим вашим целям. Если вы живете на Крайнем Севере и вам нужны данные о зимней рыбалке и характеристиках разных типов льда, именно эта информация закодируется в вашем мозге. И наоборот: если вы обитаете в районе экватора, вам необходимо знать, как выглядят ядовитые змеи и какие грибы пригодны в пищу; соответственно, ваш мозг отведет ресурс под эти знания. Ориентируясь на релевантность, как на путеводную звезду, мозг покладисто выбирает из массы деталей важные. Миллиарды нейронов образуют колоссальное полотно и, вышивая на нем образ мира, в котором нам случилось жить, мы развиваем умения в любом деле, соответствующем нашим потребностям, будь то баскетбол, театральное искусство, бадминтон, древнегреческая литература, прыжки в воду с экстремальной высоты, видеоигры, народные танцы или виноделие. Если задача в какой-то степени согласуется с более широкими целями, она найдет отражение в схеме нашей нейронной сети.

В качестве аналогии вспомните, что правительства практикуют непрерывную реорганизацию. В ответ на террористические атаки 11 сентября 2001 года изменения в свою структуру внесло правительство Соединенных Штатов: было создано Министерство внутренней безопасности, которое включило в себя и реорганизовало 22 существовавших на тот момент правительственных агентства безопасности. Точно так же тлеющие угли холодной войны вызвали в 1947 году крупные структурные изменения, в частности способствовали созданию Центрального разведывательного управления. Что уж говорить о тысячах менее существенных поправок, посредством которых правительство подстраивается под текущие цели государства и события во внешнем мире. Бюджеты то раздуваются, то съеживаются в зависимости от смены приоритетов. Когда над страной нависает внешняя угроза, разрастаются военные бюджеты, а в мирное время больше средств направляется на социальные цели. Как и мозг, государство реагирует на изменившуюся обстановку, маневрируя своими ресурсами и структурными реорганизациями, чтобы во всеоружии встретить очередной вызов.

Согласие на передел территории

Как мозг узнаёт, что произошло нечто важное и ему требуется соответствующим образом изменить схемы нейронных связей?

Одна из его стратегий — задействовать свою пластичность, когда события во внешнем мире связаны между собой. Иными словами, кодировать только те события или явления, которые случаются одновременно (например, вид коровы сопровождается звуком мычания). По этой логике связанные друг с другом события в мозговой ткани тоже соединяются. Важно здесь то, что необходимые перемены происходят замедленно, поскольку иногда два события случайно совпадают во времени, образуя ложную связь (например, если вы при виде коровы вдруг услышали собачий лай). Для мозга было бы неразумно постоянно хранить все случайные совпадения, отсюда и его решение вносить изменения не спеша, по чуть-чуть зараз. Это позволяет ему кодировать только те явления (события), которые обычно совпадают. На фоне общего шума реальные совпадения выделяются тем, что раз за разом происходят в один и тот же момент.

И все же, несмотря на всю мудрость медленных поступательных перемен, операционное меню мозга не ограничивается лишь извлечением закономерностей. Рассмотрим обучение с одного раза: скажем, вы дотронулись до раскаленной плиты и сразу же уяснили, что больше так делать не надо. Экстренное обучение служит гарантией того, что мы накрепко запомним события, угрожавшие нашей жизни или нашим конечнос­тям. Но за подобным обучением стоят и другие причины. Вспомните, как в детстве вы узнавали новые слова (например, тетя объясняла вам: «Этот фрукт называется гранат»). Вам не требовалось усваивать данное слово в экстремальных условиях, как и вашей тете не было нужды неоднократно повторять, что оно обозначает. Она спокойно и всего один раз произнесла его, а вы сразу же запомнили. Почему? Потому что в вашем представлении это была особенная ситуация. Вы любили тетю, к тому же узнанное от нее слово несло вам социальную пользу: вы узнали, как называется этот фрукт, и теперь могли попросить дать вам его. Данный урок вы усвоили с одного раза не потому, что вам грозила опасность, а в силу его актуальности.

Внутри мозга актуальность выражается через действие систем, которые выделяют химические вещества, называемые нейромодуляторами. Эти вещества позволяют переменам происходить только в конкретных местах и в конкретное время, а не повсеместно и одномоментно. Наибольшую значимость среди таких химических веществ имеет ацетилхолин. Высвобождающие это вещество нейроны активируются под действием как вознаграждения, так и наказания. Они активны, когда животное изучает задачу и хочет что-то изменить, но инертны, когда задача прочно освоена.

Наличие ацетилхолина в определенной области мозга повелевает ей измениться, но каким образом — не уточняет. Иными словами, когда холинергические нейроны (те, что высвобождают ацетилхолин) активны, они просто повышают пластичность целевой области мозга. В противном случае пластичность соответствующей области мала или вообще отсутствует (рис. 6.2).

Приведу пример. Допустим, я сыграл для вас на пианино ноту, скажем фа-диез. Она вызывает активность в вашей слуховой коре, но площадь участка, отведенного под нее, не меняется, потому что этот звук не означает для вас ничего примечательного. Теперь допустим, что каждый раз, нажимая на эту клавишу, я угощаю вас шоколадным печеньем. В этом случае звучание ноты приобретает смысл, соответственно, предоставляемая ей территория расширяется. Ваш мозг выделяет больше места на эту частоту, поскольку получаемое вознаграждение указывает ему, что нота фа-диез чем-то важна для вас.

Теперь предположим, что у меня нет печенья. Вместо того чтобы выдавать вам угощение, я нажимаю клавишу фа-диез и в тот же момент стимулирую в вашем мозге нейроны, высвобождающие ацетилхолин. Кортикальное представительство ноты расширяется в точности так же, как если бы я поощрил вас печеньем. Ваш мозг выделяет под эту ноту больше площади, поскольку наличие ацетилхолина указывает на ее значимость для вас.

Ацетилхолин может выделяться в мозге повсеместно и в результате давать толчок к переменам под действием любого релевантного стимула, будь то музыкальная нота, фактура поверхности или словесное одобрение. Таков универсальный способ сообщить мозгу: эта штука важна — давай-ка настраивайся лучше распознавать ее. Ацетилхолин помечает релевантность расширением кортикальной территории. А любое ее изменение отражает степень эффективности вашего действия. Сначала ученые показали это на крысах. Две группы крыс обучали выполнять сложный трюк: выхватывать из высоко расположенной узкой щели сахарные шарики. Одной группе медикаментозно блокировали высвобождение ацетилхолина. По прошествии двух недель вторая группа животных научилась быстрее и сноровистее добывать лакомство, и, соответственно, у них намного увеличилась область мозга, отвечающая за движения передних лап. У крыс, на которых ацетилхолин не воздействовал, размеры данной области не изменились, как не улучшился и навык — сахарные шарики они вытаскивали ничуть не быстрее и не точнее, чем в начале обучения. Очевидно, что одними повторами трудного упражнения поведенческих улучшений не добиться, для этого необходимо также, чтобы нейромодуляторные системы закодировали его релевантность. Без ацетилхолина ваши десять тысяч часов практики — впустую потраченное время.

Вспомните Фреда Уильямса, который (в отличие от Серены и Винус) терпеть не мог теннис. Почему его мозг не соизволил поменяться, хотя парень тренировался по столько же часов, что и его сестры? А потому, что его нейромодуляторные системы не вовлекались в процесс тренировок. Сколько ни усердствовал он в тренировках бэкхенда, ни лупил ракеткой по мячу, все без толку — как у крыс, которые две недели подряд вытаскивали сахарные шарики из щели, но не испытывали воздействия ацетилхолина.

Холинергические нейроны широко распространены. Почему при их активации пластичность не включается повсеместно и изменения происходят не всегда? Дело в том, что высвобождение и влияние нейромедиатора ацетилхолина — а в рамках центральной нервной системы он является также и нейромодулятором — регулируются другими нейромодуляторами, которые задают переменам направление, кодируя стимул либо как вознаграждение, либо как наказание. Мировое научное сообщество все еще бьется над расшифровкой сложной хореографии нейромодуляторных систем, но нам уже известно, что и нейромедиаторы, и нейромодуляторы, вместе взятые, позволяют мозгу изменяться в одних областях, но блокируют изменения в других.

***

Лондонские таксисты славятся тем, что назубок знают расположение всех улиц города. Дается это многомесячными тренировками. Как я уже упоминал, в итоге у таксистов физически меняется структура мозга. Причина их феноменальной способности к запоминанию кроется в ценности запоминаемого: карта городских улиц позволяет таксисту заниматься выбранным делом и обеспечивать достаток семье, платить за ипотеку и образование детей, копить на будущую свадьбу или на грядущий развод.

Но вот что интересно: с тех пор как ученые в 2000 году впервые опубликовали результаты исследования лондонских таксистов, необходимость запоминать карты сильно уменьшилась. Сегодня проще положиться на Google, который, уж наверное, помнит все улицы Лондона, а если в целом — то все улицы всех городов планеты.

Выясняется, что для нынешних алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ) релевантность вообще роли не играет: они запоминают все, что нам угодно. Это очень полезное свойство ИИ, но также причина, почему ему далековато до человекоподобия. Искусственный интеллект вообще не заботит, интересная ли проблема, уместная ли и нужная, — какую информацию ему загружают, ту он и запоминает. Какую задачу перед ИИ ни поставь (различать лошадей и зебр на миллиарде фотографий или отслеживать данные о рейсах во всех аэропортах планеты), у него отсутствует ощущение значимости, задача понятна ему только в одном смысле — статистическом. Современные ИИ никогда сами по себе не смогут решить, что данная скульптура Микеланджело невыразимо прекрасна или что у прокисшего чая омерзительный вкус, — или, скажем, возбудиться в ответ на сигналы готовности самки к спариванию. ИИ под силу спрессовать десять тысяч часов интенсивной практики в десяток тысяч наносекунд, но в итоге он не начнет больше благоволить одним последовательностям единиц и нулей, чем другим. Таким образом, ИИ в состоянии выполнять масштабнейшие задачи, но совершенно не способен стать хоть отдаленным подобием человека.

С малолетства цифровой мозг

Каково значение модифицируемости мозга и его взаимоотношений с релевантностью для обучения нашей молодежи? Традиционное школьное обучение предполагает, что учитель привычно бубнит заученный материал или зачитывает помещенный на слайдах нумерованный список тезисов. Для перемен в мозге подобный подход неоптимален, поскольку не вызывает у учеников искры интереса, а в таком случае пластичность мозга проявляется совсем слабо или вообще отсутствует. Информация не цепляет и не закрепляется в мозге.

Кстати, за много поколений до нас древние греки знали это. Они не владели приемами современных нейронаук, зато были наблюдательными, что и позволило им выделить несколько уровней обучения. Высший уровень — когда обучение дает наилучший результат — достигается, когда учеником движут желание учиться, любознательность и глубокий интерес к предмету. С высоты современных познаний мы сформулировали бы это так: чтобы произошли изменения в нервных цепочках, требуется конкретное сочетание нейромедиаторов, связанное с желанием приложить усилия, любознательностью и заинтересованностью предметом.

Некоторые традиционные формы обучения строятся именно на этом принципе: разжечь в учащихся пламя любознательности. Например, в иешивах — высших религиозных учебных заведениях в иудаизме — изучение Талмуда построено так: учащиеся разбиваются на пары и задают друг другу порожденные любознательностью вопросы: «Почему здесь использовано именно это слово, а не другое?», «Почему эти два автора расходятся в своей оценке?». Весь материал подается в виде вопросов, что побуждает спарринг-партнера по обучению не механически запоминать информацию, а стараться понять ее суть. Хотя это старинная форма обучения, недавно мне в интернете попался сайт, где ставятся именно такие, «талмудические» вопросы в области микробиологии: «Если споры настолько эффективны для обеспечения выживания бактерий, почему не все биологические виды производят споры?», «Достоверно ли известно, что клеточные формы жизни подразделяются всего на три домена (бактерии, археи и эукариоты)?», «Почему пептиды, полученные ферментативным путем, не связываются друг с другом, чтобы образовать белок приличного размера?». На сайте сотни таких вопросов, они пробуждают интерес, вовлекают в обсуждение, заставляют задуматься, а не просто читать ответы из предложенного списка. Если рассматривать проблему в целом, то именно поэтому всегда полезно присоединяться к учебной группе, кружку или семинару: каков бы ни был предмет изучения — дифференциальное исчисление или история, — в мозге активируются социальные механизмы мотивации.

В 1980-е годы Айзек Азимов дал интервью тележурналисту Биллу Мойерсу. Азимов ясно видел и четко формулировал, в чем ограничивает учащихся традиционная образовательная система:

«Сегодня то, что принято называть образованием, вам навязывают. Всех школьников принуждают заучивать одно и то же, в один и тот же день и с одной и той же скоростью. Но дети разные. Для одних темпы обучения слишком быстры, для других — слишком медленны, а для третьих само обучение идет не в ту сторону, в какую им нужно».

Азимов был сторонником индивидуализированного обучения. И хотя он не мог предвидеть подробности, зато прозорливо предсказал появление интернета:

«Дайте каждому шанс с самого начала следовать своему влечению, отыскивать то, что ему интересно, рассматривая все это прямо у себя дома, в своем темпе и в удобное для него время, — и тогда все полюбят учиться».

Именно с целью разжечь искру интереса крупные филантропы, например Билл и Мелинда Гейтс, ставят целью внедрение адаптивного обучения. Идея в том, чтобы задействовать возможности обучающих программ, которые быстро определяют уровень знаний каждого учащегося и выстраивают индивидуальный порядок, ритм и наполнение обучения исходя из его конкретных потребностей. Такой подход позволяет установить для каждого свой темп обучения, взаимодействовать с ним на его уровне и предлагать для изучения материал, который будет увлекать его и поддерживать в нем интерес к учебе.

Во всем, что касается обучения, я не меньший кибероптимист, чем Айзек Азимов, чета Гейтсов и многие другие.

Почти оптимальным решением может оказаться идея восполнять пробелы в знаниях при помощи Википедии, причем без заранее составленного плана. Интернет позволяет учащемуся получать ответы на вопросы в момент их возникновения — на волне подогретого любопытством интереса именно к данной теме. В этом, кстати, заключается принципиальное различие между знаниями «про запас» (сведениями и фактами, получаемыми учеником на всякий случай) и знаниями ко времени (сведениями и фактами, получаемыми в момент, когда они его интересуют). В целом мы только в последнем случае обнаружим правильное сочетание нейромодуляторов.

У китайцев есть старинная пословица: «Час общения с мудрецом стоит больше тысячи прочитанных книг». Это изречение доносит до нас из древности способ познания, эквивалентный тому, который сегодня предлагает интернет: учащийся может активно направлять процесс собственного обучения (задавая «мудрецу» вопросы конкретно о том, что хочет узнать), в его мозге присутствуют химические вещества, отвечающие за релевантность и вознаграждение. Они дают мозгу добро на изменения. Забрасывать фактами незаинтересованного, скучающего ученика — все равно что лбом пробивать каменную стену. Или пытаться заставить Фреда Уильямса полюбить теннис.

В свете сказанного огромные перспективы открывает игрофикация обучения. Адаптивные обучающие программы заставляют учащегося задержаться на теме, которая ему не дается (и это его расстраивает, хотя ответ найти можно). Если что-то не получается, система продолжает задавать ему вопросы на том же уровне, а когда он дает правильный ответ, вопросы усложняются. Этот метод обучения все еще не исключает роли преподавателя, который знакомит ученика с основными понятиями и направляет его обучение. Но по большому счету, если учитывать, как мозг адаптируется и перемонтирует свою систему связей, совместимый с нейробиологией метод обучения — тот, при котором учащийся углубляется в сферу обширных человеческих знаний, увлекаемый собственными интересами и наклонностями.

***

Итак, будущее образования выглядит вполне благоприятным, хотя остается вопрос: если мозг выстраивает нейронные связи, опираясь на опыт, каковы будут последствия для тех, кто с детства глядит на экраны компьютеров и гаджетов? Отличается ли мозг детей цифровой эпохи от мозга предыдущих поколений?

Многих удивило бы, насколько в нейробиологии мало исследований по данной столь важной тематике. Неужели наше общество не хочет узнать, в чем разница между мозгом, с рождения погруженным в циф­ровую среду, и мозгом, который сформировался в нашем аналоговом прошлом?

Разумеется, мы хотим понять это — и поймем, — но причина малочисленности научных исследований в данном случае в том, что проводить их на содержательном уровне необычайно сложно — хотя бы потому, что у нас нет контрольной группы, с которой можно сравнивать мозг тех, кто родился в цифровую эпоху. Вы не сумеете собрать группу 18-летних, которые бы выросли без общения с интернетом. Можно, конечно, обратиться к общине амишей в Пенсильвании, но у 18-летних амишей и без этого множество отличий в воспитании, включая религиозные, культурные и образовательные воззрения. Где еще найти молодых людей нужного возраста, не имеющих доступа к интернету? Можно было бы обратить взоры на беднейшее население в сельской глубинке Китая, в Центральной Америке или в Сахаре. Но помимо отсутствия доступа к интернету эти подростки во многом другом отличаются от «цифровых» детей, которых вы желаете понять и изучить, в том числе с точки зрения благосостояния, уровня образования и питания. Возможно, удалось бы сравнить миллениалов с предыдущим поколением, скажем с их родителями, которые уж точно не воспитывались в обнимку с гаджетами, а играли на улице в футбол или объедались кексами «Твинки», смотря по телевизору очередную серию «Семейки Брейди». Но и родители не спасут положения: у них и их детей тоже слишком много расхождений в части воззрений на политику, питание, загрязнение окружающей среды и разнообразные культурные новшества — и все это не дает уверенности, что выявленные нейронные различия было бы правильно отнести на счет именно интернета и прочих достижений цифровизации.

Провести эксперимент, выявивший воздействие интернета на рост и воспитание мозга, в хорошо контролируемых условиях — трудная проблема. И все же не могу не поделиться источником своего оптимизма. Никогда прежде у нас не было в кармане плоской коробочки, заключающей в себе все знания человечества, доступные постоянно и мгновенно. Кое-кто из читателей еще помнит походы в библиотеку: достаешь с полки увесистый том Британской энциклопедии (скажем, на букву H) — и давай листать страницы в поисках нужного слова. Соответствующая статья писана десяток-другой лет назад, и остается лишь надеяться, что она все еще соответствует действительности, а иначе придется перебирать карточки в каталожных ящиках, опять же в надежде, что в этой библиотеке найдется хоть какой-то еще материал по интересующей тебя теме. А потом родители ведут тебя домой, потому что уже пора обедать.

Но этот порядок вещей в ошеломительно короткие сроки стал другим. В итоге мы видим, как поменялся характер наших споров за обеденным столом: теперь в них побеждает не тот, кто громогласнее или убедительнее остальных, а тот, кто проворнее всех выхватит из кармана мобильник и моментально найдет ответ на обсуждаемый вопрос. И потому дискутируем мы нынче не в пример быстрее, лихо перескакивая с одного решенного вопроса на другой. Даже когда мы в одиночестве, процесс обучения не прерывается — он продолжается, когда нам хочется найти заинтересовавшее нас слово в Википедии, а она увлекает нас каскадом ссылок все глубже и глубже, и шестью ссылками позже мы узнаём нечто, о чем даже не знали, что мы этого не знаем.

Огромное преимущество такого подхода проистекает из одного простого факта: все попадающие в наш мозг новые идеи произрастают из попурри ранее усвоенных входных данных, а их мы сегодня получаем больше, чем когда-либо прежде. Сегодняшние дети растут в условиях беспримерного богатства: круг наших знаний неимоверно расширился и продолжает расширяться, предлагая нам все больше новой информации. Юным мозгам предоставлена возможность отыскивать перекрестные связи между фактами из разных областей знаний и генерировать идеи, о каких в прошлые века не могло помыслить даже самое богатое воображение. Это отчасти объясняет экспоненциальный рост образованности человечества: у нас ускорились коммуникации, а совокупность получаемой информации обширнее, чем когда-либо. Пока неясно, каковы будут социальные и политические последствия использования интернета, но с точки зрения нейробиологии он открывает нам дорогу к более богатым и разносторонним знаниям.

***

В предыдущих главах мы рассматривали перемены в мозге, вызванные изменениями в строении тела, оперируя такими понятиями, как сенсоры и конечности. В этой главе мы обратились к изменениям, которые происходят под действием двигательной практики или вознаграж­дающих сенсорных сигналов. Указанные сценарии объединяет принцип более высокого порядка — актуальность. Ваш мозг адаптируется к тому, чему вы посвящаете свое время, до тех пор, пока эти занятия обеспечивают вам вознаграждение или укладываются в ваши цели. Для потерявшего зрение расширение функций других органов чувств приобретет повышенную актуальность, и это глубокая причина, лежащая в основе изменений в его мозге, позволяющая представительствам других органов чувств захватить его зрительную кору. Если незрячий водит пальцами по выпуклостям шрифта Брайля, но не мотивирован изучить его, нейронные связи у него не изменятся ввиду отсутствия правильного набора нейромодуляторов. Аналогично, если добавленная к вашему телу телеконечность для вас актуальна, оно освоит ее использование, как научилась использовать необычное строение тела собака по кличке Фэйт.

В целом принцип адаптации на основе актуальности позволяет нам понять, как животные, постоянно получая разнообразные повреждения, умудряются не утрачивать подвижность за счет того, что их мозг при необходимости адаптируется, чтобы сохранить возможность преследовать свои цели. Ниже будет рассказано, как использовать этот принцип при создании роботов нового типа, которые продолжат функционировать, даже если сломается ось, сгорит часть материнской платы или разболтается какой-нибудь винтик.

Но прежде надо понять, что объединяет симптомы отмены наркотических веществ и переживание горя и почему такое понятие, как неожиданность, играет столь значимую роль в мозговой алхимии.

Отправить