Пластичность мозга

Между деятельностью мозга и работой компьютера существуют и другие различия, на мой взгляд даже более важные, чем до сих пор упоминавшиеся, и связанные с явлени­ем, которое называется пластичностью моз­га. В действительности, неправомерно рас­сматривать мозг как фиксированную сово­купность связанных друг с другом нейронов. Взаимосвязи нейронов на самом деле не по­стоянны, как это было бы в рассмотренной выше компьютерной модели, но все время меняются. Это не значит, что изменяются положения аксонов или дендритов. Многие из их сложных взаимосвязей в общих чертах формируются еще при рождении. Я имею в виду синаптические контакты, которые в действительности и обеспечивают связь между нейронами. На дендритах они часто формируются на небольших выростах, называемых шипиками, к которым подходят терминали других нейронов (рис. 9.15). Здесь «контакт» означает не соприкосновение, а узкий зазор (синаптическую щель) заданной ширины — около одной сорокатысячной доли миллиметра. При опреде­ленных условиях шипики дендритов могут исчезать, тем самым нарушая контакт, или вырастать (могут образовываться и новые) и формировать новую связь. Таким обра­зом, если мы представим себе, что совокуп­ность соединенных друг с другом нейронов в мозгу действительно образует компьютер, то это компьютер, способный непрерывно изменяться!

Согласно одной из ведущих теорий дол­говременная память обусловлена именно та­кими изменениями синаптических контак­тов. Именно они обеспечивают возможность сохранения необходимой информации. Если это так, то пластичность предстает перед нами уже не просто как несущественное усложнение деятельности мозга, но как ее важнейшее свойство.

Каков механизм этих непрекращаю­щихся изменений? Как быстро они могут происходить? Однозначный ответ на второй вопросов вряд ли существует, хотя предста­вители по крайней мере одной из научных школ утверждают, что такие изменения мо­гут происходить за несколько секунд. Этого можно было ожидать, если такие изменения ответственны за долговременное запомина­ние, поскольку оно происходит за харак­терное время около одной секунды (Кан-дел [1976]). Это имело бы для нас весьма существенное значение в дальнейшем. Я вернусь к этому важному вопросу в следующей главе.

А что же можно сказать о механизмах пластичности мозга? Согласно ориги­нальной теории, предложенной в 1954 году Дональдом Хеббом, существуют опреде­ленные синапсы (впоследствии получившие название «синапсов Хебба»), обладающие тем свойством, что связь между нейронами А и В, обусловленная синапсом Хебба, усиливается каждый раз, когда за возбуждением А следует возбуждение В, и ослабляет­ся, если В не возбуждается. Изменение эффективности связи между нейронами не за­висит от степени участия самого синапса Хебба в возбуждении нейрона В. Это делает возможной некоторую форму «обучения». На основе этой теории был предложен целый ряд математических моделей обучения и решения задач. Они получили название нейронных сетей. По-видимому, нейронные сети действительно способны к какому-то элементарному обучению, но им пока еще далеко до реальных моделей мозга. В лю­бом случае, механизмы, управляющие изме­нениями синаптических контактов, скорее всего более сложны, чем рассмотренные вы­ше. Очевидно, что необходимы дальнейшие исследования.

С пластичностью связан и другой ас­пект выделения нейромедиаторов термина-лями. Иногда нейромедиаторы выделяются вовсе не в синаптические щели, а в окружа­ющую межклеточную жидкость, возможно, для воздействия на другие, расположенные на большом удалении нейроны. По-видимо­му, многие нейрохимические вещества вы­деляются подобным образом. Существуют различные теории памяти, в которых ис­пользуются разнообразные сочетания таких веществ, участвующих в процессе запоми­нания. Конечно, состояние мозга зависит от наличия в нем химических соединений (например, гормонов), выделяемых различ­ными его частями. Проблемы нейрохимии в целом весьма сложны, и пока непонят­но, как можно подойти к созданию правдо­подобной и полной компьютерной модели мозга.