Всё решено: Жизнь без свободы воли
Шрифт:
Суть этого раздела в следующем: подобная «нейропластичность» – это еще цветочки по сравнению с тем, как может меняться мозг в ответ на опыт, получаемый на протяжении длительных промежутков времени. Возбудимость синапсов может повыситься необратимо, что увеличивает вероятность передачи сигнала от нейрона к нейрону. Пары нейронов могут образовывать совершенно новые синапсы или отключать существующие. Ветвистость дендритов и аксонов может расти или понижаться. Одни нейроны могут умирать, а другие – рождаться [52] . Отделы мозга могут увеличиваться или атрофироваться так сильно, что изменения будут заметны даже на томограмме {64} .
52
Здесь мы ступаем на минное поле. С тех пор как люди научились добывать огонь, на вводных курсах по нейробиологии учили, что во взрослом мозге новые нейроны не образуются. Затем, начиная с 1960-х гг., смелые первооткрыватели стали находить признаки того, что «нейрогенез у взрослых» все-таки существует. Их игнорировали десятилетиями, пока доказательства не стали неопровержимыми, и нейрогенез у взрослых превратился в самую модную и революционную тему в нейронауке. Были получены многочисленные данные о том, как/когда/почему он происходит у животных, какие факторы способствуют его развитию (например, занятия спортом, эстроген, богатая окружающая среда) и что его тормозит (например, стресс, воспаление). Чем полезны новые нейроны? Различные исследования на грызунах показывают, что
По мере того как складывался корпус литературы по нейрогенезу, появлялись доказательства, что мозг взрослого человека тоже может производить новые нейроны. Затем в чрезвычайно обстоятельной статье 2018 г. в журнале Nature на основе анализа максимального на сегодняшний день числа примеров человеческого мозга было высказано предположение, что нейрогенез в мозге взрослого человека, может быть, вообще не происходит (притом что у других видов он встречается часто). Вспыхнули споры, которые бушуют до сих пор. Я считаю это исследование убедительным (но, честно говоря, я не совсем объективен, поскольку ведущий автор статьи, Шон Сорреллс, ныне сотрудник Питтсбургского университета, был одним из моих лучших аспирантов).
64
К сноске: Большая история (повторного) открытия нейрогенеза у взрослых, см.: M. Specter, "How the Songs of Canaries Upset a Fundamental Principle of Science," New Yorker, July 23, 2001.
Поведенческие следствия нейрогенеза у взрослых: G. Kempermann, "What Is Adult Hippocampal Neurogenesis Good For?," Frontiers of Neuroscience 16 (2022), doi.org/10.3389/fnins.2022.852680; Y. Li, Y. Luo & Z. Chen, "Hypothalamic Modulation of Adult Hippocampal Neurogenesis in Mice Confers Activity-Dependent Regulation of Memory and Anxiety-Like Behavior," Nature Neuroscience 25 (2022): 630; D. Seib et al., "Hippocampal Neurogenesis Promotes Preference for Future Rewards," Molecular Psychiatry 26 (2021): 6317; C. Anacker et al., "Hippocampal Neurogenesis Confers Stress Resilience by Inhibiting the Ventral Dentate Gyrus," Nature 559 (2018): 98.
Кроме всего прочего, опыт влияет еще и на рождение тех самых, менее бросающихся в глаза, глиальных клеток в мозге взрослых людей: A. Delgado et al., "Release of Stem Cells from Quiescence Reveals Gliogenic Domains in the Adult Mouse Brain," Science 372 (2021): 1205.
Дискуссия о том, в какой степени происходит нейрогенез у взрослых людей: S. Sorrells et al., "Human Hippocampal Neurogenesis Drops Sharply in Children to Undetectable Levels in Adults," Nature 555 (2018): 377. Противоположное мнение: M. Baldrini et al., "Human Hippocampal Neurogenesis Persists throughout Aging," Cell Stem Cell 22 (2018): 589. Статья с аналогичной точкой зрения: G. Kempermann, F. Gage & L. Aigner, "Human Neurogenesis: Evidence and Remaining Questions," Cell Stem Cell 23 (2018): 25. Голос в пользу революционеров: S. Ranade, "Single-Nucleus Sequencing Finds No Adult Hippocampal Neurogenesis in Humans," Nature Neuroscience 25 (2022): 2.
Некоторые стороны этой нейропластичности просто восхитительны, хотя и не имеют отношения к вопросу о свободе воли. Если ослепший учится читать по Брайлю, его мозг перестраивается – а конкретнее, в определенных отделах мозга изменяется распределение и возбудимость синапсов. Каков результат? Чтение шрифта Брайля кончиками пальцев – тактильный опыт – стимулирует нейроны зрительной коры, как если бы человек читал печатный текст. Заставьте добровольца неделю прожить с повязкой на глазах, и проекции нейронов слуховой коры начнут заселять дремлющую зрительную кору, совершенствуя слух. Научитесь играть на музыкальном инструменте, и слуховая кора перестроится, выделив больше места для обработки звучания инструмента. Убедите заинтересованных добровольцев в течение нескольких недель по два часа в день самозабвенно упражняться в игре на фортепиано пятью пальцами, и их моторная кора перестроится, выделив больше места для управления движениями пальцев этой руки; заметьте – то же самое произойдет, если доброволец потратит это же время, просто представляя выполнение этих упражнений {65} .
65
R. Hamilton et al., "Alexia for Braille Following Filateral Occipital Stroke in an Early Blind Woman," Neuroreport 11 (2000): 237; E. Striem-Amit et al., "Reading with Sounds: Sensory Substitution Selectively Activates the Visual Word Form Area in the Blind," Neuron 76 (2012): 640; A. Pascual-Leone, "Reorganization of Cortical Motor Outputs in the Acquisition of New Motor Skills," in Recent Advances in Clinical Neurophysiology, ed. J. Kinura & H. Shibasaki (Elsevier Science, 1996), pp. 304–8.
Однако существует и нейропластичность, имеющая непосредственное отношение к свободе воли. Посттравматическое стрессовое расстройство преображает миндалину. Количество синапсов увеличивается, растет протяженность нервных сетей, посредством которых миндалина влияет на остальной мозг. Общий размер миндалины увеличивается, ее возбудимость растет, а порог срабатывания страха, тревоги и агрессии понижается {66} .
А еще есть гиппокамп – область мозга, играющая центральную роль в обучении и запоминании. Если в течение десятилетий страдать от глубокой депрессии, гиппокамп съеживается, что нарушает процесс обучения и запоминания. И наоборот, если в течение двух недель у вас повышен уровень эстрогена (то есть вы находитесь в фолликулярной стадии овуляторного цикла), гиппокамп увеличивается. То же самое происходит, если вы регулярно занимаетесь спортом или вас стимулирует богатая окружающая среда {67} .
66
S. Rodrigues, J. LeDoux & R. Sapolsky, "The Influence of Stress Hormones on Fear Circuitry," Annual Review of Neuroscience 32 (2009): 289.
67
Общий обзор см.: B. Leuner and E. Gould, "Structural Plasticity and Hippocampal Function," Annual Review of Psychology 61 (2010): 111.
Влияние стресса на структуру гиппокампа: A. Magarinos & B. McEwen, "Stress-Induced Atrophy of Apical Dendrites of Hippocampal CA3c Neurons: Involvement of Glucocorticoid Secretion and Excitatory Amino Acid Receptors," Neuroscience 69 (1995): 89; A. Magarinos et al., "Chronic Psychosocial Stress Causes Apical Dendritic Atrophy of Hippocampal CA3 Pyramidal Neurons in Subordinate Tree Shrews," Journal of Neuroscience 16 (1996): 3534; B. Eadie, V. Redila & B. Christie, "Voluntary Exercise Alters the Cytoarchitecture of the Adult Dentate Gyrus by Increasing Cellular Proliferation, Dendritic Complexity, and Spine Density," Journal of Comparative Neurology 486 (2005): 39; A. Vyas et al., "Chronic Stress Induces Contrasting Patterns of Dendritic Remodeling in Hippocampal and Amygdaloid Neurons," Journal of Neuroscience 22 (2002): 6810.
Нейропластичность,
Влияние физической активности и сенсорной стимуляции на нейропластичность: J. Firth et al., "Effect of Aerobic Exercise on Hippocampal Volume in Humans: A Systematic Review and Meta-analysis," Neuroimage 166 (2018): 230; G. Clemenson, W. Deng & F. Gage, "Environmental Enrichment and Neurogenesis: From Mice to Humans," Current Opinion in Behavioral Sciences 4 (2015): 56.
Эстроген и нейропластичность: B. McEwen, "Estrogen Actions throughout the Brain," Recent Progress in Hormone Research 57 (2002): 357; N. Lisofsky et al., "Hippocampal Volume and Functional Connectivity Changes during the Female Menstrual Cycle," Neuroimage 118 (2015): 154; K. Albert et al., "Estrogen Enhances Hippocampal Gray-Matter Volume in Young and Older Postmenopausal Women: A Prospective Dose-Response Study," Neurobiology of Aging 56 (2017): 1.
Более того, опыт меняет не только мозг. Хронический стресс подстегивает надпочечники, которые вырабатывают больше глюкокортикоидов, даже если вы уже не испытываете стресса. У молодых отцов падает уровень тестостерона; и чем больше внимания они уделяют ребенку, тем значительнее это падение {68} .
Влияние тайных биологических сил на поведение на отрезке от нескольких недель до месяцев может принимать крайне странный вид: человеческий кишечник заполнен бактериями, основная масса которых участвует в переваривании пищи. «Заполнен» – это еще слабо сказано: в вашем кишечнике больше бактерий, чем клеток в теле [53] , сотни различных типов, которые в совокупности весят больше, чем мозг. Это новая, активно развивающаяся область исследований; состав микрофлоры кишечника на протяжении пары недель может влиять на аппетит и тягу к еде, степень экспрессии генов в нейронах, склонность к тревожности и скорость распространения неврологических заболеваний в мозге. Очистите кишечник млекопитающего от бактерий (с помощью антибиотиков) и перенесите бактерии от другой особи – и вы в результате передадите ему все поведенческие эффекты. В основном они, конечно, слабые, но кто бы мог подумать, что кишечные бактерии влияют на процессы, которые вы принимаете за свою свободу воли?
68
N. Brebe et al., "Pair-Bonding, Fatherhood, and the Role of Testosterone: A Meta-analytic Review," Neuroscience & Biobehavioral Reviews 98 (2019): 221; Y. Ulrich-Lai et al., "Chronic Stress Induces Adrenal Hyperplasia and Hypertrophy in a Subregion-Specific Manner," American Journal of Physiology: Endocrinology and Metabolism 291 (2006): E965.
53
Среди прочего это означает, что если бы какие-то ученые усадили вас на центрифугу, а затем взяли образцы ДНК, они по неосторожности изучали бы в основном ДНК ваших кишечных бактерий.
Выводы из этих открытий очевидны. Как будет работать ваш мозг, пока вы будете размышлять над двумя кнопками? Отчасти это зависит от событий, имевших место в предыдущие недели и годы. Вам едва удавалось вовремя платить за квартиру? Может, вы пережили эмоциональный подъем, поскольку нашли свою любовь или у вас родился ребенок? Страдали от беспросветной депрессии? Добились успеха на любимой работе? Восстанавливаетесь после боевой травмы или изнасилования? Резко сменили диету? Все это изменит ваш мозг и поведение, причем так, что вы этого не будете ни контролировать, ни зачастую даже осознавать. Более того, у этих индивидуальных различий есть еще и метауровень, который тоже от вас не зависит: унаследованные вами гены и опыт детства определяют, насколько легко ваш мозг меняется в ответ на конкретный опыт взрослой жизни – существует гибкость и в отношении того, насколько и какой нейропластичностью управляет мозг каждого из нас {69} .
69
J. Foster, "Modulating Brain Function with Microbiota," Science 376 (2022): 936; J. Cryan & S. Mazmanian, "Microbiota-Brain Axis: Context and Causality," Science 376 (2022): 938. Также см.: C. Chu et al., "The Microbiota Regulate Neuronal Function and Fear Extinction Learning," Nature 574 (2019): 543. Отличный пример того, как события предыдущих недель или месяцев безотчетно меняют поведение, см.: S. Mousa, "Building Social Cohesion between Christians and Muslims through Soccer in Post-ISIS Iraq," Science 369 (2020): 866. В целях эксперимента футбольные команды одной из лиг были составлены либо исключительно из игроков-христиан, либо из игроков двух разных религий (при этом сами игроки не знали, что так было задумано в рамках исследования). Проведя игровой сезон в компании мусульман, игроки-христиане проявляли гораздо больше симпатии к своим мусульманским товарищам по команде, не меняя при этом явно выраженного отношения к мусульманам.
Свидетельствует ли нейропластичность о том, что свобода воли – это миф? Сама по себе – нет. Следующая черепаха! {70}
Как, без сомнения, известно любому читателю, который был, есть или будет подростком, это очень сложный жизненный этап. Эмоциональные бури, опрометчивая склонность к риску и поиск острых ощущений, пиковое время крайностей как про–, так и антисоциального поведения, желание выделиться и в то же время не отличаться от сверстников; поведенчески отрочество чудовищно само по себе.
70
Больше по этой теме в книге Р. Сапольски «Биология добра и зла», в главе 5.
Нейробиологически – тоже. В исследованиях, посвященных отрочеству, по большей части изучается, почему подростки ведут себя как подростки; наша же цель – понять, как особенности подросткового мозга помогают объяснить намерение нажимать на кнопки во взрослой жизни. Как удобно, что одна и та же чрезвычайно интересная область нейробиологии актуальна и в первом, и во втором случае. К началу подросткового возраста мозг довольно близок к своей зрелой версии, со взрослой плотностью нейронов и синапсов; процесс миелинизации уже завершен. За одним исключением: в мозге есть область, которая, как ни удивительно, будет созревать еще десяток лет. Что это за область? Конечно же, лобная кора. Она «взрослеет» значительно медленнее остальной коры – это свойственно всем млекопитающим, но особенно заметно у приматов {71}
71
A. Caballero, R. Granbeerg & K. Tseng, "Mechanisms Contributing to Prefrontal Cortex Maturation during Adolescence," Neuroscience & Biobehavioral Reviews 70 (2016): 4; K. Delevich et al., "Coming of Age in the Frontal Cortex: The Role of Puberty in Cortical Maturation," Seminars in Cell & Developmental Biology 118 (2021): 64. Хроническое нарушение сна у мышей-подростков изменяет работу дофаминовой системы вознаграждения во взрослой жизни, и не в лучшую сторону; другими словами, наши мамы были правы, когда призывали нас не поддаваться подростковой тяге не спать по ночам: W. Bian et al., "Adolescent Sleep Shapes Social Novelty Preference in Mice," Nature Neuroscience 25 (2022): 912.
Конец ознакомительного фрагмента.