Пластичность головного мозга: воздействие окружающей среды

Пластичность головного мозга: воздействие окружающей среды

У новорожденного ребенка мозг примерно вчетверо меньше, чем у взрослого человека. Размеры нейронов мозга увеличиваются, а характер нервных связей и сетей усложняется по мере роста ребенка, его общения с людьми и предметами внешнего мира (рис. 135). Основной план развития и структурной дифференцировки нервной системы, несомненно, определяется генами, но индивидуальный опыт вносит свои уточнения.

Как мы уже видели, на анатомическое строение мозга животных влияет окружающая среда. В опытах Розенцвейга крысы, выращенные в «обогащенных» лабораторных условиях, отличались большим весом и толщиной коры больших полушарий, чем их сородичи, жившие в изоляции. Эксперименты повторялись 16 раз с одинаковым результатом. Исследователи находили на дендритах корковых нейронов крыс, живших в более сложной среде, больше шипиков, которые часто служат местами входных синаптических контактов (Globus et al., 1973). Синаптические соединения у таких животных были в среднем на 50% крупнее (Mollgaard et al., 1971), а число синапсов больше (Greenough et al., 1978), чем у крыс, выросших в изоляции. Нейрофизиологи полагают, что подобные изменения могут быть результатом процессов научения и хранения следов памяти.

Проведение экспериментов с изоляцией в период развития на людях, конечно, невозможно; поэтому никто не может сказать наверняка, какого рода изменения мозга у человека могут быть связаны со стимулирующим влиянием среды. Тем не менее некоторые психологические исследования указывают на то, что стимулирующая среда может не только способствовать интеллектуальному развитию, но и компенсировать физиологический ущерб, причиненный в раннем возрасте. В одном из таких исследований ученые наблюдали за всеми детьми, родившимися на острове Кауаи в 1955 году, с самого их рождения до 10-летнего возраста. Цель заключалась в том, чтобы проследить за дальнейшим развитием младенцев, появившихся на свет при различных неблагоприятных обстоятельствах, таких как преждевременные роды, малый вес при рождении или кислородная недостаточность во время родов. Предполагается, что все эти факторы повышают риск повреждения головного мозга. Как показало повторное обследование, проведенное в 10-летнем возрасте, у 34% детей, родившихся в 1955 году, отмечались некоторые отклонения в интеллекте или эмоциях, но лишь незначительную их часть можно было связать с родовыми осложнениями. Исследователи пришли к выводу, что «детей, чьи психологические аномалии связаны с плохими условиями жизни, в 10 раз больше, чем тех, у кого они могли быть следствием неблагополучных родов».

Подобное же обширное исследование, проведенное в Великобритании, дало аналогичные результаты: среди 7-летних детей, родившихся недоношенными, но живших в привилегированных условиях, почти не было отстающих в своем развитии, а у их сверстников, родившихся с таким же низким весом, но живших в плохих условиях, отмечен «явный избыток умственно отсталых и просто неразвитых детей» (Drillien, 1964). «Плохие условия» включают недоедание, отсутствие медицинской помощи, дурное обращение с детьми, невнимание к их физическим нуждам (ребенок плохо одет, неопрятен, никто не заботится о его безопасности) или психологическую запущенность (родители не разговаривают с ребенком, не проявляют к нему теплых чувств, не стимулируют его развитие).

Рис. 135. Развитие нейронов коры головного мозга у детей в период от рождения до двух лет. Происходит рост нейронов и увеличение числа связей между ними. (Conel, 1939, 1959.)

Ни один исследователь никогда не помышлял о том, чтобы вырастить ребенка в изоляции. Однако в действительности это иногда случается — при необычных обстоятельствах.

Такова история Джини, найденной в Калифорнии в 1970 году. Девочке было 13 лет, когда она стала объектом внимания властей. С 20-месячного возраста ее держали в маленькой комнатке родительского дома, из которой она никогда не выходила. Ее нагишом привязывали к сиденью наподобие детского стульчика с помощью специальных креплений, изобретенных ее отцом, так что она могла двигать только кистями рук и ступнями. Психопат отец, вероятно ненавидевший детей, запрещал полуслепой матери разговаривать с дочерью. (Девочку, родившуюся до Джини, он отнес в гараж, чтобы не слышать ее плача, где она и умерла от пневмонии в 2-месячном возрасте.) Из еды все 13 лет Джини давали только молоко и детское питание.

Когда девочку обнаружили, она весила всего 59 фунтов. Она не могла выпрямить руки или ноги, не умела жевать, сознательно контролировать функции мочевого пузыря и кишечника. Она не понимала слов и совершенно не могла говорить. По словам матери (отец покончил с собой вскоре после того, как история с Джини вышла наружу), в раннем возрасте Джини выглядела вполне нормальным ребенком.

В последующие шесть лет контакты Джини с внешним миром были весьма обширными, так же как и внимание, которое оказывали ей психологи в виде обучения и тестирования. Она стала в какой-то мере понимать речь и научилась говорить на уровне 2-3-летнего ребенка: «хочет молоко», «два рука». Она научилась также пользоваться предметами, рисовать, в некоторых ситуациях связывать причину со следствием. Кроме того, ей удавалось добираться от одного места до другого — например, до кондитерского прилавка в супермаркете, — и это доказывало, что она может построить в уме «пространственные карты». В 1977 году значение IQ[3], полученное при использовании невербальных тестов, составило для нее 74, что соответствовало нижней границе нормы. Однако ее речь дальше не развивалась и изобиловала ошибками такого типа, которые не свойственны даже двухлетним здоровым детям. Электроэнцефалограммы, снятые в тот момент, когда Джини слушала отдельные слова или смотрела картинки, отчетливо показали, что как для речи, так и для неречевых функций она пользовалась правым полушарием мозга, в то время как в норме речь — это «специальность» левого полушария.

По предположению Сьюзен Кертис, психолингвиста, занимавшегося с Джини, овладение языком действует как пусковой механизм для нормального становления полушарной специализации; если в надлежащее время этого не произошло, «кортикальная ткань, в норме предназначенная для речи и связанных с ней способностей, может подвергнуться функциональной атрофии» (см. гл. 8).

Трудно представить себе худшие для человека условия, чем те, в которых Джини провела годы своего формирования. Отсутствие нормального жизненного опыта настолько повлияло на развитие ее мозга, что это можно было выявить с помощью электроэнцефалографии (см. гл. 8). Мы ничего не знаем о развитии коры мозга, характере нервных сетей или синапсов у Джини, но по ее поведению, когда она была обнаружена, можно, по-видимому, заключить, что нервная система человека должна развиваться в условиях человеческой жизни, чтобы порождать «человеческое» поведение.

Пластичность нашей нервной системы проявляется в широком диапазоне функций — от простейших форм научения, таких, как привыкание, до способности учиться, запоминать, орудовать предметами и создавать новое. Огромное количество знаний и умений, которыми мы пользуемся, в результате процессов организации и реорганизации образуют тесно связанные системы, что позволяет нам извлекать информацию из памяти многими различными способами.

Возьмем слово «перевод». Один из путей памяти заставит нас мысленно представить себе книгу, переведенную с другого языка. Но мы можем подумать и о почтовом переводе, переводе на другую работу или в другой город или переводе железнодорожной стрелки. Мы можем переводить картинки или попусту переводить деньги, и каждый раз, когда мы узнаём новое значение буквосочетания п-е-р-е-в-о-д, в нашей памяти происходит какая-то реорганизация. Человеческая память и способности мозга по переработке информации настолько экстраординарны, что ни один компьютер пока не может даже приблизиться к воссозданию их сложности. Но самое необыкновенное свойство нашей памяти и познавательной системы — это, наверное, наша способность мыслить и осознавать себя мыслящими существами, т.е. способность к самосознанию. Именно к этим функциям высшего порядка мы и обратимся в следующей главе.