Вопреки распространенному мнению, головной мозг не полностью перестраивается в ответ на повреждения, например потерю зрения или ампутацию.
Исследователи утверждают, что мозг улучшает или модифицирует свою уже существующую архитектуру посредством обучения и повторения, а не перепрофилирования областей для новых задач. Хотя мозг может адаптироваться к изменениям, он не создает совершенно новых функций в несвязанных между собой областях.
Понимание истинной природы пластичности мозга имеет решающее значение для установления реалистичных ожиданий в отношении ухода и реабилитации пациентов.
Вопреки распространенному мнению, мозг не способен 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 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, в корне ошибочно, несмотря на то, что оно обычно цитируется в научных учебниках. Вместо этого авторы нового исследования 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 навигации. Другой распространенный пример — люди, перенесшие инсульт и изначально неспособные двигать конечностями, перепрофилируют другие области мозга, чтобы восстановить движения.
Кракауэр, директор Центра изучения двигательного обучения и восстановления мозга при Университете Джонса Хопкинса, комментирует: «Идея о том, что наш мозг обладает удивительной способностью перенастраивать и реорганизовывать себя, является привлекательной. Это дает нам надежду, 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, по сути, неверно».
В своей статье Макин и Кракауэр анализируют десять научных работ, которые призваны показать способность мозга к реорганизации. Однако ученые утверждают, что, хотя исследования действительно показывают способность мозга адаптироваться к изменениям, он не создает новые функции в ранее не связанных между собой областях, а вместо этого использует скрытые способности, которые присутствуют с рождения.
Например, в одном из исследований, проведенное в 1980-х годах профессором Майклом Мерценихом (Michael Merzenich) из Калифорнийского университета (Michael Merzenich) в Сан-Франциско – описывается, 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 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 в первую очередь отвечать за обработку сигналов от указательного пальца, это было не только так. Все, что происходит после ампутации, — это то, что существующие сигналы от других пальцев «собираются» в эту область мозга.
Макин из отдела познания и наук о мозге Совета медицинских исследований (MRC) Кембриджского университета 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 нее особого внимания, поскольку она была слабее, чем у пальца, который собирался ампутировать».
Еще один убедительный контрпример аргументу о реорганизации можно наблюдать в исследовании врожденно глухих кошек, чья слуховая кора — область мозга, обрабатывающая звук, — по-видимому, перепрофилирована 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.
Анализируя 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 ранее не существовало.
Макин и Кракауэр не отвергают истории о слепых людях, способных ориентироваться исключительно на основе слуха, или о людях, перенесших инсульт, например, восстанавливающих свои двигательные функции. Вместо этого ученые утверждают, что вместо того, чтобы полностью перепрофилировать области для новых задач, мозг улучшает или модифицирует свою уже существующую архитектуру – и он 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 и для руководства практикующими врачами в их реабилитационных подходах.
Макин добавляет: «Этот процесс обучения является свидетельством замечательной, но ограниченной способности мозга к пластичности. В этом путешествии нет коротких путей или быстрых путей. Идея быстрого раскрытия скрытых потенциалов мозга или использования огромных неиспользованных резервов — это скорее принятие желаемого за действительное, чем реальность. Это медленный, постепенный путь, требующий настойчивых усилий и практики. Осознание этого помогает нам оценить тяжелую работу, стоящую за каждой историей выздоровления, и соответствующим образом адаптировать наши стратегии. Способность мозга к перепрограммированию много раз описывалась как «чудесная», но мы учёные и не верим в магию. Эти удивительные модели поведения, которые мы видим, коренятся в упорном труде, повторении и тренировках, а не в волшебном перераспределении ресурсов мозга».
