Вопреки распространенному мнению, мозг не обладает способностью перестраиваться, чтобы компенсировать, например, потерю зрения, ампутацию или инсульт, утверждают ученые из Кембриджского университета (University of Cambridge) и Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University).
В статье, опубликованной в журнале eLife, профессора Тамар Макин (Tamar Makin) и Джон Кракауэр (John Krakauer) утверждают, что представление о том, что мозг в ответ на травму или дефицит может реорганизовать себя и перепрофилировать определенные области для новых функций, фундаментально ошибочно, несмотря на то, что оно обычно цитируется в научных учебниках. Вместо этого они утверждают, что происходящее — это всего лишь тренировка мозга использовать уже существующие, но скрытые способности.
Один из наиболее распространенных примеров — когда человек теряет зрение или рождается слепым, а зрительная кора, ранее специализировавшаяся на обработке зрения, перенастраивается на обработку звуков, что позволяет человеку использовать форму «эхолокации» для ориентации в захламленной комнате. Другой распространенный пример — люди, перенесшие инсульт и изначально неспособные двигать конечностями, перепрофилируют другие области мозга, чтобы восстановить двигательный контроль.
Кракауэр, директор Центра изучения двигательного обучения и восстановления мозга при Университете Джонса Хопкинса (Center for the Study of Motor Learning and Brain Repair at Johns Hopkins University), сказал: «Идея о том, что наш мозг обладает удивительной способностью перенастраивать и реорганизовать себя, является привлекательной. Она дает нам надежду и восхищение, особенно когда мы слышим необычные истории о слепых людях, у которых развиваются почти сверхчеловеческие способности к эхолокации, или о людях, переживших инсульт, чудесным образом восстанавливающих двигательные способности, которые, как они думали, они потеряли».
«Эта идея выходит за рамки простой адаптации или пластичности — она подразумевает полное перепрофилирование областей мозга. Но хотя эти истории вполне могут быть правдой, объяснение происходящего на самом деле неверно».
В своей статье Макин и Кракауэр проанализировали 10 исследований, которые призваны показать способность мозга к реорганизации. Однако ученые утверждают, что, хотя исследования действительно показывают способность мозга адаптироваться к изменениям, однако не создает новые функции в ранее не связанных между собой областях, а вместо этого использует скрытые способности, которые присутствуют с рождения.
Например, одно из исследований — исследование, проведенное в 1980-х годах профессором Майклом Мерценихом (Michael Merzenich) из Калифорнийского университета (University of California) в Сан-Франциско — изучало, что происходит, когда рука теряет палец.
Рука имеет определенное представление в мозгу: кажется, что каждый палец соответствует определенной области мозга. Уберите указательный палец, и область мозга, ранее отведенная этому пальцу, будет перераспределена для обработки сигналов от соседних пальцев, утверждал Мерцених, — другими словами, мозг перепрограммирует себя в ответ на изменения в сенсорной информации.
Это не так, считает Макин, чьи собственные исследования дают альтернативное объяснение.
В исследовании, опубликованном в 2022 году, Макин использовала блокатор нервов, чтобы временно имитировать эффект ампутации указательного пальца у своих испытуемых. Она показала, что даже до ампутации сигналы от соседних пальцев отображались в области мозга, «ответственной» за указательный палец — другими словами, хотя эта область мозга могла быть в первую очередь ответственной за обработку сигналов от указательного пальца, это было не только так. Все, что происходит после ампутации, — это то, что существующие сигналы от других пальцев «набираются» в эту область мозга.
Макин из отдела познания и наук о мозге Совета медицинских исследований Кембриджского университета (Medical Research Council Cognition and Brain Sciences Unit at the University of Cambridge) добавляет: «Способность мозга адаптироваться к травмам не связана с использованием новых областей мозга для совершенно других целей».
«Эти области не начинают обрабатывать совершенно новые типы информации. Информация о других пальцах была доступна в исследуемой области мозга еще до ампутации, просто в первоначальных исследованиях ученые не обращали на это особого внимания, потому что она была слабее, чем от пальца, который собирались ампутировать».
Еще один убедительный контрпример аргументу о реорганизации можно увидеть в исследовании врожденно глухих кошек, чья слуховая кора — область мозга, обрабатывающая звук, — по-видимому, перепрофилируется для обработки зрения. Но когда им вставляют кохлеарный имплантат, эта область мозга немедленно снова начинает обрабатывать звук, что позволяет предположить, что мозг на самом деле не перепрограммировался.
Изучая другие исследования, Макин и Кракауэр не нашли убедительных доказательств того, что зрительная кора слепых от рождения людей или неповрежденная кора людей, переживших инсульт, когда-либо развивали новые функциональные способности, которых иначе не существовало.
Макин и Кракауэр не отвергают истории о слепых людях, способных ориентироваться исключительно на основе слуха, или, например, о людях, перенесших инсульт и восстанавливающих свои двигательные функции. Вместо этого они утверждают, что вместо того, чтобы полностью перепрофилировать области для новых задач, мозг улучшает или модифицирует свою уже существующую архитектуру — и делает это посредством повторения и обучения.
Ученые утверждают, что понимание истинной природы и пределов пластичности мозга имеет решающее значение как для формирования реалистичных ожиданий от пациентов, так для практикующих врачей в их реабилитационных подходах.
Макин добавила: «Этот процесс обучения является свидетельством замечательной, но ограниченной способности мозга к пластичности. В этом путешествии нет коротких или быстрых путей. Идея быстрого раскрытия скрытых потенциалов мозга или использования огромных неиспользованных резервов это скорее принятие желаемого за действительное, чем реальность. Это медленный, поэтапный путь, требующий настойчивых усилий и практики. Осознание этого помогает нам оценить тяжелую работу, стоящую за каждой историей выздоровления, и соответствующим образом адаптировать наши стратегии».
«Слишком много раз способность мозга к перенастройке описывалась как «чудесная», но мы ученые и не верим в волшебство. Эти удивительные модели поведения, которые мы видим, коренятся в упорном труде, повторении и тренировках, а не в магическом перераспределении ресурсов мозга».
Авторы другого исследования утверждают, что обнаружен механизм, побуждающий мозг к самовосстановлению после ишемического инсульта.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
