Среди всех материальных объектов, обнаруженных представителями нашего вида на планете, ни один и близко не сравнится по сложности с человеческим мозгом. Он состоит из 86 млрд клеток, меняется на протяжении всей жизни и обладает удивительными способностями. Принесли несколько историй из новинки «Живой мозг», чтобы вы могли восхититься (и чуть-чуть испугаться).
Малыш с половинкой мозга
Впервые приступ случился, когда Мэтью было 3 года. Мальчик рухнул на пол без сознания, а его губы посинели. Привести его в чувство никак не получалось. Походы по врачам результата не дали, а спустя месяц, во время еды, лицо Мэтью вдруг приняло странно застывшее выражение. Взгляд сделался напряженным, правая рука одеревенела и сама собой вытянулась вверх над головой; примерно с минуту мальчик пребывал в ступоре. Вскоре у ребенка начались серии некупируемых приступов: сначала раз в час, а через какое-то время — каждые две минуты. Мальчик попадал в больницу по десятку раз за год.
В конце концов врачи диагностировали Мэтью редкое хроническое воспалительное заболевание — энцефалит Расмуссена. Коварство этой болезни в том, что она поражает не какой-то один малый участок мозга, а целое полушарие. Родители изучали возможные варианты лечения и очень встревожились, узнав, что единственный известный способ облегчить состояние Мэтью — гемисферэктомия, то есть хирургическое удаление пораженного полушария мозга. После удаления одного полушария произошло страшное: Мэтью утратил способность ходить, говорить и к тому же страдал недержанием мочи.
Мозг Мэтью после операции
А потом, благодаря ежедневным сеансам физиотерапии и занятиям с логопедом, мальчик начал учиться всему заново. Тремя месяцами позже Мэтью практически восстановился — в том смысле, что его уровень развития стал полностью соответствовать возрасту. Сейчас, через много лет, Мэтью недостаточно хорошо пользуется правой рукой и слегка прихрамывает. А в остальном ведет нормальную жизнь.
Как это возможно, что хирургическое удаление такой крупной части мозга никак себя не проявляет? А вот как: оставшаяся часть динамически перемонтировала свои нейронные связи, чтобы взять на себя функции отсутствующего полушария. Первоначальные схемы нейронной сети приспосабливались, чтобы помещаться в меньшем пространстве и сосредоточивать в себе все функции нормальной жизни, располагая лишь половиной прежнего «оборудования».
Мгновенные перемены
На смену парадигме, считающей функции областей мозга предопределенными, приходит понятие нейронной реорганизации: мозг способен перераспределять функции нейронной ткани.
Нейролог Альваро Паскуаль-Леоне заинтересовался, какими темпами могут происходить крупные перемены в мозге. Он обратил внимание, что начинающих воспитателей (инструкторов) в школах для слепых просят семь полных дней ходить с завязанными глазами, чтобы на собственном примере понять, каковы опыт и впечатления от общения с миром у их будущих учеников. В результате, как отмечали сами воспитатели, у большинства из них улучшилась способность различать и анализировать звуки, ориентироваться в пространстве, сообразуясь с ними, судить о расстоянии до предметов и определять, что это за предметы: «По словам некоторых, у них появилась способность быстро и безошибочно узнавать человека по голосу, когда он только начинал говорить, или по ритму шагов, если он просто проходил мимо. Кто-то научился различать автомашины разных марок по звуку работающего двигателя, а один описал, как его радовало, что он может различить по характеру шума мотора марки проезжающих вдали мотоциклов».
Все это навело Паскуаля-Леоне и его коллег на мысль проверить в лабораторных условиях, что произойдет в мозге зрячего человека, если он проведет несколько дней с завязанными глазами. Эксперимент был реализован и открыл нечто на грани чуда: обнаружилось, что реорганизация нервных функций — того же типа, что и у незрячих, — происходит также и у зрячих, на некоторое время лишенных зрения. И происходит быстро — уже через 40-60 минут вынужденной слепоты.
Дикий ребенок
В июле 2005 года полиция Плант-сити прибыла к покосившемуся домишке. Сосед сообщил, что несколько раз замечал в одном из окон дома маленькую девочку, но ни разу не видел, чтобы она выходила на улицу, как никогда не видел рядом с ней никого из взрослых.
Вот что выяснили полицейские: Даниэль Крокетт, девочка почти семи лет, провела все детство взаперти — в темной каморке размерами со шкаф. Ее тело покрывала короста, она не знала, как пережевывать твердую пищу и пользоваться туалетом. Разговаривать Даниэль тоже не умела: никто никогда не говорил с ней нормальным языком. Ее ни разу в жизни не выпускали на воздух.
У девочки красивое личико, но в ее поведении и проявлениях отсутствует что-либо присущее нормальному человеческому общению
Несмотря на все старания врачей и социальных работников, перспективы у Даниэль безрадостные: скорее всего, она проведет свои дни в интернате для инвалидов и, может быть, в конце концов научится обходиться без подгузников.
Почему последствия изоляции оказались столь ужасными? Дело в том, что человеческий мозг является на свет незавершенным. Для правильного развития ему требуется должный поток входящей информации от мира — общение с родителями, сверстниками, природой, игрушками. Мозг впитывает этот опыт для распаковки заложенных в нем программ, причем это возможно только в определенный период. Это «временное окно» открыто недолго, и, если мозг вовремя не воспользовался им, снова открыть его трудно или даже невозможно.
Слышать кожей
Слуховая система подобна симфоническому оркестру, каждый инструмент которого тонко настроен на гармоничное взаимодействие с остальными. А всякая сложная система подвержена сбоям. Малейшая неполадка в работе хотя бы одного элемента нарушает функционирование всей системы, из-за чего развивается тугоухость. Многие ученые посвящают себя поиску способов «починки» отдельных элементов слуховой системы. Но что, если подойти к проблеме с другой стороны — изменить место приема звуковой информации?
Дэвид Иглмен и Скотт Нович решили придумать устройство для сенсорного замещения слуха. И нацелились сконструировать устройство совершенно незаметное — настолько, чтобы посторонние даже не заподозрили, что оно у вас есть. В этих целях они использовали ряд достижений из области высокопроизводительных вычислений и получили носимое под одеждой устройство, позволяющее воспринимать звук посредством осязания. Сенсорный жилет — Neosensory Vest — улавливает звуки внешней среды и конвертирует их в вибрации, которые передаются на кожу встроенными в жилет моторчиками. Это позволяет человеку кожей ощущать звуковую картину окружающей реальности.
Звук передается коже и воспринимается как различимые паттерны вибраций
Если вы не верите, что такой способ может возыметь эффект, напомним, что ровно то же самое проделывает ваше внутреннее ухо: раскладывает звук на частоты (от низких до высоких) и в таком виде сгружает данные мозгу для интерпретации. В сущности, ученые всего лишь переместили внутреннее ухо на кожу.
Первым участником испытаний Neosensory-жилета стал 37-летний Джонатан с врожденной полной глухотой. На протяжении четырех дней его просили надевать жилет и по два часа тренироваться в распознавании набора из тридцати слов. На пятый день Скотт, прикрыв ладонью рот (чтобы нельзя было прочитать по губам), произнес слово «трогать». Джонатан ощутил на коже под жилетом сложный паттерн из вибраций и написал это слово на маркерной доске. Тогда Скотт произнес слово из другой части речи («где»), и Джонатан снова написал его правильно. Итак, он оказался способен раскодировать сложносочиненный паттерн вибраций и понять, какое слово произнесено, причем не в результате сознательного умственного усилия (паттерны вибраций слишком сложны для этого), мозг сам производит раскодирование. Затем организаторы эксперимента переключились на изучение следующего набора слов, и Джонатан по-прежнему хорошо справлялся с заданиями, это свидетельствует о том, что он не просто запоминал отдельные конфигурации вибраций, а обучался слышать.
Еще больше удивительных историй — в книге «Живой мозг»
Обложка поста — unsplash.com, иллюстрации — из книги
