Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга

Дойдж Норман

Мы опираемся на ощущения, о существовании которых не задумываемся – до тех пор, пока не теряем их. Одно из них – чувство равновесия, которое, как правило, работает настолько хорошо и незаметно, что его не включают в список основных пяти чувств, описанных Аристотелем, и не принимают в расчет на протяжении многих веков.

Что такое чувство равновесия

Система органов равновесия обеспечивает нам ориентацию в пространстве. Ее главный орган – вестибулярный аппарат – состоит из трех заполненных жидкостью полукружных каналов в полости внутреннего уха. Они определяют параметры нашего передвижения в трехмерном пространстве: один канал реагирует на движение в горизонтальной плоскости, другой – в вертикальной,

а третий – на движение вперед или назад. Полукружные каналы заполнены жидкостью, по составу близкой к спинномозговой, и имеют чувствительные рецепторы в виде маленьких волосков. Когда мы двигаем головой, жидкость перемещается, приводя в движение волоски, те, в свою очередь, посылают в наш мозг сигнал, сообщающий о том, что мы повернулись в определенном направлении. Каждое движение требует соответствующей корректировки всех остальных частей тела. Если, например, мы наклоняем голову вперед, наш мозг подсознательно передает сигнал об изменении в определенную часть тела, чтобы с учетом этого наклона переместить центр тяжести и сохранить равновесие. Сигналы, передаваемые вестибулярным аппаратом, поступают по нерву к специализированному пучку нейронов, имеющемуся в мозге, под названием «вестибулярное ядро». Оно обрабатывает поступающие сигналы, а затем посылает команды нашим мышцам.

Здоровый вестибулярный аппарат, кроме того, имеет устойчивую связь с нашей зрительной системой. Когда вы догоняете автобус, то во время бега ваша голова двигается вверх и вниз, и вы не упускаете из вида движущийся автобус, благодаря тому что вестибулярный аппарат посылает мозгу сигналы, сообщающие ему о том, с какой скоростью и в каком направлении вы бежите. Эти сигналы позволяют мозгу менять положение ваших глазных яблок так, чтобы они были направлены непосредственно на вашу цель – на автобус.

Продолжение истории Черил. Загадочный аппарат

Я вместе с Черил нахожусь в лаборатории, где работает команда Пола Бач-и-Риты. Это один из самых выдающихся первооткрывателей в области изучения пластичности мозга. Черил полна надежд, связанных с проводимым сегодня экспериментом, и готова услышать всю правду о своем состоянии. Юрий Данилов, биофизик команды, проводит расчеты на основании данных, полученных при обследовании вестибулярной системы Черил. Юрий, родившийся в России, – невероятно умный человек. Он говорит с ярко выраженным акцентом: «Черил – пациентка, у которой утрачено от девяноста пяти до ста процентов вестибулярной системы».

Случай Черил по любым обычным меркам можно считать безнадежным. Особенно исходя из убеждения, что мозг представляет собой группу специализированных обрабатывающих модулей, генетически запрограммированных на выполнение конкретных функций, которые формировались и совершенствовались на протяжении миллионов лет эволюции. Тогда при повреждении одного из модулей его замена невозможна. С точки зрения этого подхода, узнав о том, что вестибулярная система Черил повреждена, можно было бы сказать, что у нее такие же шансы на восстановление чувства равновесия, как упование слепого с серьезным повреждением глаз на то, что он будет видеть снова.

Однако сегодня это пессимистическое утверждение может быть оспорено.

На Черил надевают конструкцию, напоминающую строительную каску, с отверстиями в боковой части. Внутри этой конструкции находится аппарат, называемый акселерометр. Черил облизывает тонкую пластиковую ленту, на которой закреплены электроды, и помещает ее на язык. Акселерометр в «каске» посылает сигналы на ленту, а оба приспособления подключены к стоящему рядом компьютеру. Черил смеется над тем, как она выглядит в этом шлеме, «потому что – говорит она, – если я не буду смеяться, то заплачу».

Этот шлем – один из причудливых приборов, изготовленных в лаборатории Пола Бач-и-Риты. Он должен временно заменить Черил ее вестибулярный аппарат и посылать сигналы, связанные с равновесием тела, в ее мозг с языка. Эта «каска» способна избавить Черил от того кошмара, в котором ей приходится жить. В 1997 году, после стандартной экстирпации матки, у Черил (ей в то время было тридцать девять лет) развилась послеоперационная инфекция.

Больной назначили лечение антибиотиками, а точнее – гентамицином. Известно, что в избыточном количестве гентамицин может оказывать отравляющее действие на структуры внутреннего уха и вызывать потерю слуха (чего с Черил не произошло), звон в ушах (который у Черил был) и разрушение системы равновесия. Однако гентамицин отличается невысокой ценой и эффективностью действия, поэтому его продолжают выписывать, хотя, как правило, только на короткий срок. Черил говорит, что ей этот препарат давали сверх всякой меры. В результате этого она вошла в состав немногочисленной группы пострадавших от применения гентамицина, которые между собой называют себя «вобблерами» [2] .

2

Слово «вобблер» (wobbler) образовано от английского глагола «to wobble», который переводится как «качаться, шататься; идти шатаясь». – Прим. перев.

Однажды наступил тот страшный день, когда Черил неожиданно поняла, что вообще не может сохранить равновесие – не в силах встать, не упав при этом. Если она поворачивала голову, то вся комната начинала двигаться. Черил не могла даже понять, что именно движется – она сама или окружающие ее стены. В конце концов ей удалось подняться на ноги, держась за стену, и дотянуться до телефона, чтобы позвонить своему доктору.

Когда она приехала в больницу, врачи провели различные тесты, позволяющие оценить работу ее вестибулярного аппарата. Они заливали ей в уши ледяную и теплую воду, а затем наклоняли ее над столом. Когда Черил попросили встать с закрытыми глазами, она упала на пол. Один из эскулапов сказал ей: «У вас отсутствует вестибулярная функция». Тесты показали, что у нее сохранилось примерно 2 процента вестибулярной функции.

Черил рассказывает: «Он был таким безразличным. Он сказал: «Похоже, мы наблюдаем побочный эффект приема гентамицина». В тот момент у нее сдали нервы: «Почему же никто меня не предупредил заранее?» «И это состояние необратимо», – вместо ответа подытожил врач. Черчил продолжает вспоминать: «Я была совершенно одна. К доктору меня привезла мама, но она ушла, чтобы найти машину, и ждала меня на улице. Когда я вышла, мама спросила: «Все будет в порядке?» Я посмотрела на нее и сказала: «Это необратимо… я никогда не смогу от этого избавиться».

Из-за нарушения связи между вестибулярным аппаратом и зрительной системой глаза Черил не могут нормально следить за движущейся целью. «Все, что я вижу, дрожит, как в плохом любительском видео, – говорит она. – Словно все, на что я смотрю, сделано из желе, которое покачивается при каждом моем шаге».

Хотя Черил не может следить глазами за движущимися объектами, зрение остается единственным источником информации, сообщающим ей о том, что она находится в вертикальном положении. Наши глаза помогают нам осознать наше положение в пространстве благодаря фиксации на горизонтальных линиях. Когда гаснет свет, Черил сразу же падает на пол. Однако зрение не может служить для нее надежным помощником, потому что любое возникающее перед ней движение, скажем, человек, протягивающий ей руку, – усиливает ощущение дисбаланса. Даже зигзагообразный рисунок на ковре несет в себе угрозу, так как инициирует вспышку ложных сообщений, заставляющих ее думать, что она стоит криво, хотя, на самом деле, это не так.

Помимо всего прочего, Черил страдает от умственного переутомления, поскольку ей постоянно приходится быть настороже. Из-за ее недуга сохранение вертикального положения требует от нервной системы Черил больших затрат сил: за счет таких ментальных функций как память и способность считать и делать умозаключения.

Как это работает

Пока Юрий готовит компьютер к работе, я прошу позволения опробовать аппарат. Я надеваю на голову «шлем» и помещаю в рот пластиковое приспособление с электродами, называемое языковым дисплеем. Оно плоское и не толще пластинки жевательной резинки.