Как мы видим? Нейробиология зрительного восприятия - Ричард Маслэнд

Это не означает, что в поврежденной области сетчатки было восстановлено зрение. Если сетчатка повреждена, в этом месте навсегда останется слепое пятно, которое ни сетчатка, ни мозг не смогут компенсировать. Происходит другое: освободившиеся корковые нейроны «захватываются» клетками вокруг места поражения сетчатки, что, в свою очередь, позволяет предположить, что эта область начинает функционировать эффективнее, чем раньше. Насколько мне известно, никто пока не протестировал это предположение. Как бы то ни было, гиперинервированная область сетчатки должна быть более устойчивой – и, возможно, менее чувствительной к дальнейшим повреждениям, чем прежде.

Таким способом природа предотвращает простой вычислительных мощностей. Если какая-то область коры перестает получать входные сигналы из своего естественного источника, она бездействует – а это непозволительная роскошь для нашего мозга. Поэтому через какое-то время эта корковая область переключается на обслуживание неповрежденных источников. Аналогичный механизм предположительно используется мозгом для преодоления последствий мелких инсультов. (Невропатологи утверждают, что мы теряем небольшие участки мозговой ткани на протяжении всей жизни.) Представьте, что в коре произошла закупорка мелкого кровеносного сосуда, в результате чего крошечная область мозга, которую он питал, отмерла. Корковая область-мишень, которая раньше обрабатывала входные сигналы из этого навсегда замолчавшего источника, осталась не у дел. Но природа старается по максимуму задействовать драгоценные корковые ресурсы, поэтому она передает их в распоряжение соседних областей.

РЕОРГАНИЗАЦИЯ НОРМАЛЬНЫХ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

В предыдущем разделе мы говорили о том, как сенсорные системы приспосабливаются к различным видам патологий и повреждений, серьезно нарушающих их нормальное функционирование. Но небольшие реорганизации систем восприятия – естественный процесс, который происходит с каждым из нас.

Когда исследователи получили доступ к технологиям сканирования мозга, мы узнали много интересного. Яркий пример пластичности мозга был обнаружен при исследовании мозговой активности слепых от рождения людей. Так, когда слепые добровольцы читали с помощью пальцев текст, напечатанный шрифтом Брайля, у них активизировались области мозга (такие как первичная зрительная кора), которые у зрячих задействованы в обработке визуальной информации. Слепые на протяжении многих лет интенсивно использовали свое чувство осязания, в результате чего функция обработки тактильной информации каким-то образом была передана незадействованному зрительному центру.

Другой впечатляющий пример был получен в ходе исследования зрячих людей – профессиональных скрипачей. При игре на скрипке человек делает относительно несложные и неточные движения одной рукой, которой водит смычкой по струнам. При этом другой рукой он должен делать точно выверенные мелкие движения, прижимая струны к грифу скрипки в строго определенных местах (иначе ноты будут звучать фальшиво) – причем иногда это необходимо делать с головокружительной скоростью. Другими словами, здесь сочетается высокая скорость и точность движений. Профессиональные скрипачи упражняются по многу часов в день. Как вы уже догадались, это отражается на физической организации связей в их головном мозге – конкретно в той области мозга, которая контролирует движение пальцев. У профессиональных скрипачей эта область расширяется настолько, что даже заменяет функции соседней мозговой ткани. Но это происходит только для одной руки, используемой для нажима на струны. Та же область в другом полушарии, которая контролирует относительно простые движения руки, работающей смычком, не меняется.

(Мне интересно, не происходит ли с другими профессионалами то же самое, что и со скрипачами. Например, не могут ли у профессиональных спортсменов расширяться области мозга, отвечающие за контроль определенных мышц? Или, если вы всю жизнь изучаете мозг, не приводит ли это к тому, что «область изучения мозга» в вашем собственном мозге расширяется настолько, что вытесняет все прочие нейронные сети, например, отвечающие за любовь к опере?)

Ситуация, противоположная интенсивному использованию сенсорной системы, называется сенсорной депривацией. Эксперименты показали, что у кошек, выросших в полной темноте, мозг не развивал способность сочленять монокулярные изображения в единое целое. Чуть более спорные результаты дали эксперименты с выращиванием кошек в условиях, когда единственными доступными для зрительного восприятия ориентированными раздражителями были вертикальные или горизонтальные полосы. Избирательность к ориентации вообще слабо выражена от рождения и развивается в постнатальный период. Взросление, проведенное в «полосчатой» среде, отражается на соотношении избирательных к ориентации нейронов в первичной зрительной коре: у кошек, выросших в окружении вертикальных полос, было обнаружено аномально большое количество нейронов, чувствительных к горизонтальной ориентации; у кошек, видевших только вертикальные полосы, такой же перекос наблюдался в сторону чувствительных к вертикальной ориентации нейронов^[25].

В более продвинутом варианте эксперимента кошек в ранний период жизни лишали возможности видеть движение. Для этого экспериментаторы создали среду, где единственным источником освещения были вспышки стробоскопа. Это позволяло кошкам видеть окружающий мир, однако вспышки были слишком короткими, чтобы клетки сетчатки успевали зарегистрировать значимое движение объектов – другими словами, кора этих животных была лишена визуальной информации о движении. Что произошло? Эти животные выросли без избирательных к направлению нейронов в коре мозга.

Наконец, еще одна важная серия экспериментальных манипуляций, осуществленная Майклом Страйкером и Карлом Шатцем (ныне работающими в Калифорнийском университете в Сан-Франциско и Стэнфордском университете соответственно), непосредственно подтвердила роль синаптической пластичности в развитии зрения – конкретно на примере латерального коленчатого тела.