Книга Счастливое старение. Рекомендации нейробиолога о том, как жить долго и хорошо - Дэниел Левитин

По мере деления и дифференциации клеток плода постепенно формируются различные фрагменты головного мозга. Один из первых таких фрагментов – зрительная система, сразу же за которой формируются другие анализаторы чувственного восприятия. На двадцатой неделе развития плода слух полностью функционирует[99]. Развивающийся плод слышит окружающий мир через фильтр околоплодных вод, стенок матки и мышц – этот звук напоминает то, что вы услышали бы, опустив голову под воду в ванной или бассейне. Плод способен отмечать изменения громкости, тона, ритма и продолжительности звуков. На основе этой информации развивающийся мозг начинает собирать свою схему, формировать нейронные связи, которые задают саму природу и структуру звукового мира в рамках подготовки к жизни за пределами материнской утробы. На этом этапе мозг плода выделяет басовые партии и аккорды музыки наряду с тоном и ритмическим рисунком речи. Через год после рождения младенец демонстрирует свои предпочтения или осведомленность об определенных звуковых образах, с которыми он сталкивался в утробе матери.

На двадцать восьмой неделе плод открывает глаза и даже начинает моргать. Нос развивается на седьмой неделе, но две крохотные ноздри, которые формируются примерно на одиннадцатой неделе, остаются закрытыми до 27-й недели. В этот период будущий ребенок начинает ощущать запахи и узнает аромат матери – это важная часть связи между младенцем и матерью, обеспечивающая подготовку ребенка к будущему кормлению грудью, поскольку запахи в утробе матери аналогичны по химическому составу запаху грудного молока. По данным новых исследований, младенец узнает запах матери еще до освобождения ноздрей от слизистых пробок, поскольку околоплодная жидкость протекает сквозь его ротовую и носовую полость.

Почему человек находится на вершине пищевой цепи?[100] Мы не самые быстрые бегуны – даже кошка бегает быстрее. Мы поднимаем не самый большой вес. У нас нет клыков, как у льва, смертельно опасного яда, как у гремучей змеи, брони, как у носорога. В школе нас учат, что это обусловлено отстоящими большими пальцами и применением орудий труда. В действительности же все дело в головном мозге.

Все наши мысли и опыт опосредованы мозгом, структурными единицами которого являются специализированные клетки – нейроны. Мозг взрослого человека содержит в среднем 85 миллиардов нейронов. Электрический механизм головного мозга потребляет огромный объем «топлива» – примерно 20 процентов запаса энергии всего организма, хотя на сам мозг приходится всего 2 процента веса тела. Считается, что мозг потребляет 20 ватт энергии; в 1978 году такой мощности было достаточно для питания стереосистемы моего автомобиля при полной нагрузке.

Мозг младенца во многом похож на большой участок невозделанной земли, а его развитие равносильно прокладке трактором колеи в высокой траве. Нейрон – это особая клетка, предназначенная для передачи информации в виде нервных импульсов. Длинная линия передачи нейрона, аксон, подобна автомагистрали. Его ответвляющиеся дендриты напоминают оживленный город с дорогами местного значения, подъездными путями, улицами, проездами и узкими переулками. В обоих случаях имеются существенные ограничения. Не так легко проложить дорогу по твердой гранитной почве или сквозь гору; не каждый нейрон может образовать синапс (установить связь) с любым другим нейроном. Топографические пределы головного мозга ограничивают создание некоторых видов связей и способствуют формированию других. Допустим, на вашем участке невозделанной земли есть тропы, уже протоптанные оленями, – это и будет самый простой способ построить дорогу. Кроме того, в одних местах выгоднее иметь тропу, чем в других, скажем, колодец. Мозг получает общие инструкции о топографии местности на основе информации, закодированной в ДНК, которую можно назвать маршрутной картой, содержащей, помимо всего прочего, все оленьи тропы.

За первый год жизни в мозге происходит рост огромного числа нейронов. В этот период также увеличивается и количество новых связей – более одного миллиона в минуту в момент рождения[101], а к шести месяцам до двух миллионов новых связей в минуту[102]. Нейроны в мозге младенца начинают устанавливать связи друг с другом по мере того, как он постигает окружающий мир; каждая из них представляет тот или иной элемент опыта, воспоминание или восприятие. Когда малыш узнаёт, что после появления солнечного света ранним утром ему дают пищу или что плач привлечет того, кто поменяет подгузник, в его мозге возникает электрохимическая реакция. В крохотном пространстве между двумя нейронами формируется новая связь, называемая синапсом. После установления синаптической связи между нейронами их электрическая активность синхронизируется, или, как говорят нейробиологи, они срабатывают одновременно. Подобная активация нейронов во взаимодействии составляет суть мысли, обучения, памяти и опыта. Связи такого рода образуются во всем мозге, причем число связей каждого отдельного нейрона может доходить до тысячи. Выполнив необходимые вычисления, вы обнаружите, что к наступлению взрослого возраста в человеческом мозге формируется больше связей (больше возможных мыслей и состояний мозга), чем существует частиц в известной нам Вселенной. Возможно, это и есть одна из причин того, почему нам так трудно прогнозировать поведение друг друга.

Примерно с шести месяцев нейронные пути, передающие электрические импульсы, начинают действовать более эффективно благодаря биологически изобретательному механизму эволюционной адаптации, который обеспечивает их изоляцию. Слой миелина – жирного электроизолирующего биологического материала – покрывает линии передачи и увеличивает их скорость. Миелин белого цвета, тогда как тела нейронов серые. То, что мы называем белым веществом мозга, – это пучки высокоэффективных линий передачи, связывающих вычислительные узлы серого вещества.

Существуют сотни видов нейронов. Как одна клетка (оплодотворенная яйцеклетка) порождает каждый из них? Белки определяют, как нейроны обретают свою идентичность, а также как и когда аксоны и дендриты образуют отростки по направлению к целевым клеткам и формируют синаптические связи. Гены белка в вашей ДНК содержат инструкции, как и когда создавать соответствующие белки. В двадцати трех парах хромосом человека примерно 20–25 тысяч белок-кодирующих генов[103]. (Количество генов, не кодирующих белки, составляет около 26 тысяч. У некоторых людей не хватает одной хромосомы в паре, из-за чего у них диагностируют моносомные заболевания, такие как синдром Тернера, тогда как у других есть третья хромосома, что вызывает трисомные заболевания, например синдром Дауна.)