Ознакомительная версия. Доступно 17 страниц из 81
отображения звуков на таких частотах. Экспериментаторы не проверяли, какой будет жизнь крысят с измененной картой A1 после того, как им вернут слух. Но если бы крысы возвращались к нормальной жизни, они были бы вынуждены жить с мозгом, оптимизированным для улавливания сигналов страха, но не подготовленным для узнавания игривых трелей приятелей или партнеров для спаривания.
Другие эксперименты показали, что добавление неожиданных новых звуков в среду новорожденного животного тоже может перестроить его карту A1. Если крысят помещали в звуковую камеру и подвергали воздействию низкочастотных (4000 Гц) или высокочастотных (19 000 Гц) звуковых импульсов на протяжении нескольких первых недель жизни, их карты A1 перестраивались таким образом, что более значительная территория карты отводилась под отображение звуков с частотами около 4000 или 19 000 Гц соответственно[135].
Рис. 29. Влияние раннего опыта на развитие карты звуковых частот A1 у крыс. Художник Пол Ким.
Даже если через три недели крысята возвращались в нормальную звуковую среду и далее росли в обычных условиях, их карты A1 в зрелом возрасте по-прежнему предпочтительно отображали звуки с теми частотами, которые они слышали в детстве. Воздействие таких же монотонных импульсов звука на взрослых крыс не оказывает такого влияния на их карту A1.
Первые недели слухового опыта являются особенными: именно тогда структура карты A1 крыс наиболее податлива и подвержена влиянию внешних звуков. На самом деле это короткое время дает животным возможность адаптироваться к специфической окружающей среде, позволяя им подготовиться к обработке и восприятию тех звуков, которые им преимущественно предстоит слышать на протяжении жизни.
Анализ карт A1 крысят позволяет понять гораздо более общее и распространенное явление, касающееся карт всех непрерывных чувств у многих животных – от птиц до кошек, от овец до жаб и от мух до человека. На ранних этапах жизни карты мозга формируются окружающей средой и моделируются в соответствии с ней. Зарождающаяся карта, выстроенная в соответствии с генетической схемой, сначала “воспитывается” телом, а затем активно настраивается внешней средой. Обучение сдвигает сети и связи, приносящие информацию в карты мозга и выносящие информацию из них. В результате нейроны на карте меняют свои рецептивные поля. Например, группа нейронов на карте A1 крысы 12 дней от роду активируется при звуках с частотой около 30 000 Гц, но те же самые нейроны на карте крысы 22 дней от роду по большей части отвечают на звуки с частотой около 45 000 Гц. Поскольку меняются рецептивные поля нейронов на всех участках карты, вся карта в целом перестраивается и искажается. Расширяются области, которые отображают ключевые фрагменты мира (скажем, 50 000 Гц на карте A1 или центральная ямка на карте V1). Кто-то выигрывает, а кто-то проигрывает. Например, увеличение зоны кончика пальца на карте S1 происходит за счет территории лица.
Изменение увеличения на карте мозга путем сдвига рецептивных полей клеток – это лишь один способ, с помощью которого развивающийся мозг инвестирует ресурсы в соответствии с ранним жизненным опытом. Другой способ заключается в инвестировании в материалы, из которых строится карта. Обычно считают, что карты – это плоские отображения в двух измерениях (длина и ширина). Однако, конечно же, в трехмерном мире тоже существуют карты, в том числе в мозге и в других местах. Например, если вы держите в руках отпечатанную карту местности, карта имеет еще и третье измерение – это толщина бумаги и чернил. В случае бумажных карт толщина материала может определять срок службы и качество карты, но не влияет на ее информационное содержание.
Карты мозга тоже состоят из материи: из нейронов и их проводов, аксонов и дендритов, которые передают сигналы между нейронами. Еще один способ, с помощью которого развивающийся мозг может обучаться и инвестировать ресурсы, заключается в изменении этой материи таким образом, чтобы ключевые участки карты становились толще. Например, если в младенчестве няня часто щекотала вам пальчики ног или играла с ними, в результате этого раннего обогащающего опыта зона пальцев ног на вашей карте S1 могла расшириться (занять большую площадь на поверхности мозга), стать толще или претерпеть оба изменения. Когда опыт приводит к утолщению части карты, это обычно означает, что там содержится больше материи – больше нейронов, больше связей между нейронами или больше поддерживающих клеток, помогающих нейронам выполнять их работу. Если участок пальцев левой ноги на карте S1 утолщен, это может говорить о том, что нейроны, отображающие прикосновение к этим пальцам, лучше оснащены для коммуникации и координации друг с другом. Результатом является более эффективная локальная обработка информации, что позволяет лучше чувствовать и различать прикосновения к этим пальцам. В детстве и в меньшей степени в более позднем возрасте карты мозга могут изменяться и адаптироваться за счет расширения ключевых участков, укрепления этих территорий дополнительной материей или за счет обоих процессов.
Мы видели, как экспериментальные процедуры изменяют карты мозга новорожденных крысят. Однако то же самое можно сказать о маленьких детях и о влиянии раннего окружения на их нервную систему. Рассмотрим пример недоношенных детей, которым после рождения приходится оставаться в родильном доме для проведения интенсивной терапии. Такие дети остаются в отделениях интенсивной терапии недели или месяцы и постоянно слышат громкий высокочастотный шум вентиляторов, насосов, мониторов и сигнализации – дополнительные звуки по сравнению с той звуковой средой, в которой они находились бы в утробе матери. Кроме того, им чего-то не хватает. Если бы эти дети развивались в матке до окончания срока беременности, их бы окружал акустический мир с доминированием мелодичных низкочастотных компонентов голоса матери и предсказуемого ритма ее сердцебиений. Этих звуков нет в отделениях интенсивной терапии для недоношенных детей. Есть и другие отличия. Например, детям в больнице приходится переживать болезненные процедуры, такие как забор крови, и у них меньше тесных физических контактов по сравнению с ситуацией в матке или в родительском доме.
Хотя мы пока не знаем окончательно, как пребывание в больнице влияет на развитие карт мозга новорожденных детей, у нас все больше доказательств, что этот опыт действительно оказывает влияние на обработку звуковой и тактильной информации[136]. Понятно, что лечение этим детям необходимо для выживания. Однако растущая озабоченность ученых и врачей по поводу важной роли ранней среды для развития нервной системы ребенка приводит к пересмотру отношения к сенсорной среде в отделениях интенсивной терапии для новорожденных. Можно ли одновременно спасать жизнь ребенка и усилить влияние социального фактора? Можно ли ослабить шум сигнализации и оборудования? Многие родильные дома начали учитывать
Ознакомительная версия. Доступно 17 страниц из 81
