Популярное

Настройка человека: для чего нам нужно детство?

Рождение — это только начало тернистого пути человека к себе полноценному. Чтобы мозг правильно работал, его нужно настраивать годами. Нейробиолог Николай Кукушкин предупреждает: первые 20 лет жизни все люди немного эмбрионы.

Раньше ведь было как. Метнул какой-нибудь палеолитический червяк икру под камнем — и пошел себе гулять. Из икринки вылупился новый червяк — и тоже пошел гулять. Вот вам и вся смена поколений. Мало ли, что из миллиона детей выжило штук десять. Зато остались самые сильные. Это называется эволюция.

Так работала живая природа в течение миллиардов лет. Червяки становились все сильнее, хитрее, сложнее и в итоге нарастили себе такое количество наворотов, что получилось как в анекдоте: «На первом этаже пассажиров авиалайнера ждут магазины и кинотеатры, на втором — спортзал и бассейн со спа, а теперь пристегните ремни, и мы попробуем со всей этой фигней взлететь».

Животные стали настолько сложными, что самостоятельно выжить сразу после рождения они уже не могли и были вынуждены какую-то часть своей жизни проводить под опекой родителей. У позвоночных это скорее правило, чем исключение. Рыбы вовсю защищают потомство от хищников. Птицы не просто носят в гнездо еду, но и обучают птенцов тонким нюансам брачной песни. А у млекопитающих, и особенно у нас, приматов, воспитание потомства просто центральная тема жизни — спросите у депутата М.

Производство потомства у крупных, развитых животных планеты Земля напоминает индикатор выполнения заданий на компьютере: добежит до 99 % — и потом висит на последнем проценте три часа.

У людей родительство растягивается и становится многолетней каторжной работой по обеспечению отпрыска продовольствием, воспитанием, образованием, а хорошо бы еще и машиной, а вообще и жильем, а кое-где — даже женой. Биологическое решение проблемы «взлета со всей этой фигней» путем задержки рейса на полтора десятилетия получило название «детство». Детство — это когда ты уже родился, но еще не можешь делать того, что тебе предписано природой: самостоятельно добывать еду и размножаться. Из-за этого ты проживаешь часть жизни на шее у родителей — иногда в прямом смысле.

Неужели, возмутится читатель, детство всего лишь бесполезное продолжение беременности? 10–20 лет запоздалого эмбриогенеза, который просто не влез в жесткий девятимесячный график от сюрприза до роддома?

В каком-то смысле — да: руки и ноги действительно продолжают расти довольно долго, и никакой очевидной пользы от их мелкого размера нет. При наличии бесконечно большой матки можно было бы и двухметровых жлобов рожать — просто на это матери пришлось бы потратить столько времени, сил и питательных веществ, что проще родить и довести до кондиции кормлением через рот.

Но есть по крайней мере один орган в нашем теле, который принципиально не может развиться в материнской утробе не важно какого размера, — головной мозг. Мозг предназначен для того, чтобы развиваться во внешней среде, потому что в способности «настраиваться» внешней средой и заключается его главная особенность — приспосабливаемость.

Рефлекс или объяснение

Раньше считалось, что рефлексы — это бессознательное поведение, а у человека якобы, помимо них, есть еще дополнительное, сознательное, поведение, которое рефлексами не объясняется, и сознательные поступки человек совершает непостижимым волшебно-божественным образом. С точки зрения современной нейробиологии сознательное поведение — это тоже, строго говоря, рефлексы, только очень сложные и менее предсказуемые.

Это различие можно сравнить с различием между психологией и социологией. Первая изучает отдельных людей, вторая — общество. Общество состоит из отдельных людей, поэтому теоретически социология — это просто психология, помноженная на миллион. Но в этих масштабах проследить цели и мотивацию отдельных людей почти невозможно — они заменяются усредненными общественными показателями.

Что такое человеческий мозг? Это машина, которая собирает разнообразную информацию из внешней среды (с помощью органов чувств), находит этой информации объяснение, на основании которого и меняет поведение.

Ключевое слово — «объяснение». Объяснения отличают нас от простых животных — большинства беспозвоночных, например.

У улитки тоже есть нервная система, но она не объясняет реальность, а просто реагирует определенным образом на определенные вещи. Например, если ткнуть улитку иголкой, сигнал от болевых рецепторов передастся на нервные клетки, управляющие мышцами, и те втянут улитку в раковину.

Человек может отреагировать на тот же самый раздражитель массой разных способов. Если вы напоролись сами, то отдернете руку, как улитка. Если вас ткнул портной, снимая замеры, вы скажете «ой», но попытаетесь не шевелиться. Если вас ткнул врач, вы спокойно дадите ему сделать укол. В отличие от улитки в повседневной жизни мы обычно реагируем не просто на стимулы, а на объяснения этих стимулов.

Объяснение — понятие растяжимое. Лежит, например, на столе яблоко. Стимул, который поступает вам в мозг, — это изображение на сетчатке. Грубо говоря, набор «пикселей» разной окраски, расположенных определенным образом друг относительно друга.

Если вы ничего не знаете о столах и яблоках, то объяснение будет выглядеть так: круглый зеленый предмет на плоской белой поверхности. Если знаете, то трактовка может быть более конкретной: яблоко на столе. Чем больше информации у вас имеется, тем сложнее становится ваше объяснение: антоновка на столе в гостиной; яблоко «Гренни Смит», купленное женой в «Пятерочке» в субботу, на столе, выточенном дедом из сибирского кедра, и т. д.

От объяснения зависит предсказание, а от него — действие, которое вы выбираете. На круглый предмет вы не реагируете — мало ли на свете круглого. Яблоко на столе вы съедаете, потому что ваши знания предсказывают, что это сладкая еда. Антоновку не берете, потому что она кислая. А «Гренни Смит» убираете в холодильник с дедова стола, потому что ваш эстетический вкус оскорблен видом банального заморского яблока на сибирском кедре.

Если нарисовать на бумаге черту и перемещать ее перед жабой, то земноводное фиксирует на ней взгляд и двигает головой вслед за чертой. Если черта вертикальная, то этим действия жабы и ограничиваются, но если горизонтальная — похожая на червяка или личинку — то жаба выбрасывает язык в попытке ее съесть.

Сетчатка жабы не знает, чем отличается горизонтальная черта от вертикальной, для нее это просто разные изображения. Мозг же извлекает из этих изображений геометрическую информацию — объяснение. На основании этих объяснений он предсказывает съедобность предмета: червяк или не червяк.

Это простейшая операция, в ходе которой рассматриваются две разные модели реальности. В первой изображение на сетчатке предсказывает появление еды во рту при выбросе языка. Во второй это изображение предсказывает, что во рту окажется что-то несъедобное.

Такое простейшее объяснение может быть врожденным: многие поколения жаб одинаково реагируют на горизонтальные и вертикальные черты без всякого обучения. Оно заложено в структуре связей между нервными клетками, как у нас коленный рефлекс.

Объяснения, которые производит наш мозг, тоже определяются структурой связей между нервными клетками. Но наши объяснения отличаются от жабьих. Во-первых, они гораздо сложнее: в объяснение антоновки вовлечены миллионы нейронов, тогда как на «червяковый рефлекс» жабе нужно максимум несколько десятков. Во-вторых, в большинстве случаев мы не рождаемся с готовыми объяснениями и предсказаниями, а приобретаем их в течение жизни.

Это позволяет нам действовать осмысленно — не просто выбрасывать язык при виде горизонтальной черты, а подстраивать свое поведение под уникальные особенности каждой конкретной ситуации, учитывать ее контекст и даже принимать в расчет значимость происходящего для других особей.

Чтобы знать, что антоновка — кислая, ее нужно попробовать, причем лучше несколько раз. Чтобы испытывать трепет перед столом из кедра, надо помнить деда, знать, что такое кедр, где находится Сибирь и почему это так важно. Новорожденный знать этого не может: познакомиться с дедом или попробовать антоновку в утробе нельзя. Сложные и многоуровневые связи, объясняющие все доступные нам аспекты реальности, могут быть настроены только с помощью длительной практики. Для этого и нужно детство.

Нейросадоводство раннего возраста

Нервная клетка — это микроскопическая станция по переработке информации. Она получает от отростков других клеток возбуждающие или блокирующие сигналы, складывает их между собой, и, когда поток возбуждающих сигналов сильно превышает поток блокирующих, клетка «срабатывает». В этот момент в ней тоже образуется возбуждающий либо блокирующий сигнал, который отправляется по всем ее исходящим отросткам одновременно. Каждая клетка может получать сигналы от тысяч других и отправлять сигналы тоже тысячам.

Соединение между двумя нервными клетками, или синапс, — это главный логический элемент мозга. От того, какие нейроны с какими соединены, зависит поток информации, ее обработка, расшифровка, понимание и — в конечном итоге — наше сознание. В создании полной карты соединений нейронов заключается основная задача амбициозных исследовательских проектов в Европе и США. Оба проекта — Human Brain Project и BRAIN Initiative — были одобрены в 2013 году, их финансирование оценивается в 1,2 млрд евро и 3 млрд долларов соответственно. Примерно к третьему триместру беременности большинство клеток в мозгу занимает свои места и начинает пускать «корни» — входящие и исходящие отростки. Клетки остаются на месте, а отростки «тянутся» — иногда на большие расстояния. Когда они достигают точки назначения, начинается формирование синапсов — контактов с другими клетками.

Синапсы начинают образовываться за несколько месяцев до рождения, но большинство из них у человека возникает уже после появления на свет. У близких нам макак на пике этого массового братания нервных клеток насчитывается 750 млн синапсов на кубический микрометр коры (это одна миллиардная кубического миллиметра).

Но через несколько лет (у человека — примерно с началом полового созревания), количество сигналов почему-то начинает сокращаться.

В разных отделах это происходит с разной скоростью, но в среднем к взрослому возрасту количество синапсов уменьшается примерно вдвое.

Одновременно сокращается и объем серого вещества — то есть коры. Казалось бы, если синапсы позволяют нам думать, то зачем их удалять? В англоязычной литературе этот процесс называется synaptic pruning. Pruning в садоводстве — обрезание ветвей с целью ухода за растением. В русском языке вместо неблагозвучной фразы «синаптическое обрезание» обычно используется латинизм «ретракция». Слово pruning все-таки удачнее, в нем отражается главная идея: синапсы не просто отмирают — они вырезаются, устраняются с конкретной целью и по определенному принципу — выживает то, что работает.

На протяжении первых лет жизни наша «машина объяснений и предсказаний» учится объяснять и предсказывать. Для этого ей нужно, например, соединить нейроны, реагирующие на яблоко антоновку, с нейронами, реагирующими на кислый вкус. Но поначалу нейроны не знают, с кем и как им надо соединяться: если бы каждый из них имел заранее запрограммированные связи, то пропал бы весь смысл обучения. Поэтому в раннем возрасте мозг соединяет между собой все, что только сможет соединить, а далее методом проб и ошибок выбирает из получившихся связей те, которые лучше всего предсказывают реальность и из-за этого активнее работают.

Условно говоря, нейрон антоновки и нейрон яблока «Гала» могут быть оба связаны с нейронами сладости и кислоты, а также с кучей других нейронов, которые просто росли по соседству. Но после того, как ребенок попробует несколько яблок «Гала», связи между их нейронами и нейронами сладости станут сильнее, а связи между ними и нейронами кислоты — слабее. С антоновкой произойдет наоборот.

Постепенно внешний вид яблока начнет запускать в мозгу ребенка автоматический сигнал, точно предсказывающий вкус фрукта. Те из синапсов, которые не используются годами, в конечном итоге вообще отмирают, а те, что постоянно «в ходу», начинают разрастаться и «подключаться» к соседним нейронам на случай, если эти связи окажутся полезными и что-нибудь хорошо предскажут. Такая шлифовка происходит на всех уровнях мыслительной деятельности — от распознавания лиц и предметов до комбинирования звуков в слова и предложения.

Создается поразительная, если вдуматься, система: окружающая реальность, которая включает в себя как природу, так и других людей, выстраивает в теле человека свою модель.

От рождения нам дается «болванка», в которой заданы общие направления роста нейронов. В генах, например, определено, в какой точке мозга будут находиться нейроны, получающие информацию от сетчатки, и в какую точку мозга они будут посылать свои сигналы. Но только путем тренировки эти сигналы начинают кодировать, например, категорию «яблоко», потому что все другие возможные категории в детстве устраняются как неудачные, то есть плохо объясняющие реальность.

По-видимому, с этим связаны многие особенности детского возраста. Фантазия ребенка, которой позавидовал бы Сальвадор Дали под ЛСД? Дело в избытке синапсов: информация не доходит точно до адресата, а расползается по самым неожиданным уголкам мозга, производя мощные эмоции и странные ассоциации.

Слабое внимание? До того, как синапсы отшлифованы, а каналы связи жестко установлены, работу мозга трудно сконцентрировать на чем-то одном. Одновременно с потерей серого вещества при взрослении увеличивается объем белого. Если серое вещество — это главная микросхема мозга, то белое вещество можно сравнить с плотно упакованной массой проводов, соединяющих как разные точки микросхемы, так и другие отделы мозга. При взрослении эти провода активно покрываются изоляцией — миелиновой оболочкой. Миелинизация ускоряет и делает более точным проведение сигнала по мозгу, тем самым влияя на эффективность и точность мыслительных процессов — а это и есть внимание.

Детская наивность? Возможно, дело в том, что в высших отделах мозга — прежде всего в префронтальной коре — синапсы продолжают формироваться дольше всего, вплоть до 15–20 лет. Считается, что префронтальная кора отвечает за «высшие уровни объяснений» реальности: социальный контекст, мораль, мотивацию и т. п. Неудивительно, что у детей эти функции развиты не до конца: они просто не видят, какую реакцию вызывают их действия у окружающих, почему нужно поступать так, а не иначе, кому можно верить, а кому нельзя.

Может, и в маленьком росте детей есть мудрая нейробиологическая задумка? Если уж мозг все равно нужно настраивать лет пятнадцать, так хотя бы еды уходит меньше.