Относительное отсутствие успеха генерализации в когнитивной реабилитации является разочаровывающим, но не совсем неожиданным. Исследования показали, что способность к обобщению в решении проблем ограничена даже у неврологически здоровых людей. Дело не в том, что у них вообще не обнаруживалось обобщение, а в том, что обобщение было скорее «локальным», чем «глобальным». Люди склонны обучаться путем приобретения ситуационно-специфических умственных шаблонов11. Поэтому логично полагать, что способность к обобщению становится еще более ограниченной в результате повреждения мозга.
Эти соображения привели к возникновению более скромного, конкретного подхода. Вместо того, чтобы пытаться восстановить психическую функцию общим, глобальным образом, были определены вполне специфические, практические ситуации, в которых пациент испытывал трудности. Затем тренировка направлялась специфически и узко на эти ситуации. Этот подход работал, но по своей внутренней природе он имел ограниченную пользу. И для клиницистов в нем было мало романтики.
Пластичность мозга и когнитивные упражнения
Эти ранние попытки, с их смешанными результатами, основывались на предпосылке, или по крайней мере надежде, что когнитивная тренировка поможет изменить когнитивные функции. Но все радикально изменилась с появлением новых данных, — что когнитивные упражнения помогают изменить сам мозг. Кажется почти самоочевидным, что так и должно быть.
Когда вы занимаетесь спортом, не только улучшаются ваши атлетические навыки, но и происходит фактический рост мускулов. В отличие от этого, отсутствие упражнений ведет не только к утрате атлетических навыков, но и к фактическому уменьшению мышечной ткани. Или другой, более важный в этой связи пример: у детеныша обезьяны сенсорная депривация порождает фактическую атрофию соответствующей мозговой ткани.
Однако решающие экспериментальные данные начали появляться только недавно. Было известно, что погружение в обогащенную среду способствует излечению повреждений мозга у крыс12. Теперь механизмы, лежащие за этим излечением, становятся, наконец, понятными. Сравнивалось выздоровление животных с травматическим повреждением мозга в двух условиях: в стандартном окружении и в окружении, обогащенном необычным количеством разнообразной сенсорной стимуляции. При сравнении в мозге животных этих двух групп обнаружились удивительные различия. Восстановление связей между нервными клетками («ветвление дендритов») было намного более энергичным в стимулированной группе, чем в стандартной группе. Имеются также некоторые свидетельства того, что при энергичных умственных упражнениях кровоснабжение мозга улучшается благодаря усиленному росту малых кровеносных сосудов («васкуляризации»)13. Ученые, такие как Арнольд Шайбель, убеждены, что сходные процессы происходят в человеческом мозге. Систематическая когнитивная активация может способствовать интенсивному ветвлению дендритов у жертв инсульта или черепно-мозговой травмы; это в свою очередь облегчает восстановление функции.
Это вызывает другой вопрос: замедляет ли когнитивная активация развитие дегенеративных мозговых расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Пика, болезнь телец Льюи? Эти расстройства характеризуются прогрессирующей атрофией мозга и утратой синаптических связей. Это связано в свою очередь с накоплением патологических микроскопически малых частиц, таких как «амилоидные бляшки» и «нейрофибриллярные клубочки» при болезни Альцгеймера.
В отличие от травмы головы или инсульта, деменции являются медленными, постепенно прогрессирующими расстройствами. Это означает, что эффективность лечения должна оцениваться не только в отношении того, обращает ли оно ход течения болезни (это, по крайней мере пока, было бы нереалистичным ожиданием), но также потому, замедляет ли это лечение развитие болезни. Существуют, однако, данные, что когнитивные упражнения могут временно улучшить физиологию мозга, даже в абсолютном смысле. Ученые в Институте Макса Планка в Германии использовали позитронно-эмиссионную томографию (PET) для изучения эффектов когнитивных упражнений и нейростимулирующих лекарств на метаболизм глюкозы в мозге у людей на ранней стадии когнитивного упадка. В комбинации эти две формы терапии улучшили глюкозный метаболизм мозга14. Немецкое исследование изучало изменения в физиологии неактивированного мозга, его фонового состояния, а также изменения в типах мозговой активации, когда мозг стимулируется когнитивной задачей. Развитие технологии нейровизуализации мозга открывает окно для наблюдения мозговых механизмов психических процессов, которое казалось немыслимым в прошлом. Сейчас возможно прямое наблюдение того, что происходит в мозге, когда человек занят умственной активностью.
Годами принималось за аксиому, что мозг теряет свою пластичность и способность к изменению по мере того, как мы движемся от детства к взрослости. Сегодня, однако, появляются все новые данные, что мозг сохраняет пластичность и во взрослом возрасте и, возможно, на всем протяжении жизни. Раньше предполагалось, что во взрослом организме умирающие нейронные клетки не восстанавливаются. Хотя давно было известно, что новые клетки могут развиваться у птиц (благодаря работе ученого из Рокфеллеровского университета Фернандо Ноттебома) и крыс (благодаря работе Джозефа Альтмана из Университета Индианы), эти данные игнорировались на том основании, что они являются скорее исключением, чем правилом. Но недавняя работа Элизабет Гоулд из Принстонского университета и Брюса МакЮэна из Рокфеллеровского университета показала, что новые нейроны продолжают появляться у взрослых обезьян-мартышек15.
Рост новых нейронных клеток был продемонстрирован в гиппокампе, структуре мозга, играющей особую роль для памяти. В другом исследовании Элизабет Гоулд и ее коллеги обнаружили продолжающийся рост новых нейронов в коре взрослых обезьян-макак16. Новые нейроны добавляются к гетеромодальной ассоциативной коре в префронтальной, нижней височной и задней теменной областях — в зонах мозга, участвующих в наиболее сложных аспектах переработки информации.
Новые данные, полученные как на животных, так и на людях, открывают совершенно новый путь осмысления эффектов когнитивных упражнений. Вместо того, чтобы пытаться сформировать или трансформировать специфические психические процессы, попробуй перестроить сам мозг.
Хотя большинству из нас понятно, что психические процессы являются процессами мозговыми, логика, лежащая за различными подходами к когнитивной тренировке, различна. Ранние попытки акцентировали отдельные функции, надеясь, что в результате мозговые структуры, соответствующие этой функции, могут быть как-то модифицированы. Новый подход подчеркивает обобщенные, широкие влияния когнитивных упражнений на мозг. Игрок в теннис или гольф, ежедневно тренируясь, может стремиться к улучшению определенной техники игры. Это соответствует специфической, ориентированной на задачу, когнитивной тренировке. Или же он может надеяться, что, тренируя некоторые определенные аспекты техники, он улучшит другие аспекты техники и тем самым игру в целом. Это соответствует тренировке всей функциональной системы. Или, наконец, он может начать цикл тренировок с целью улучшить не столько игру как таковую, но само тело, которое играет: повысить общую силу, координацию и выносливость. Это соответствует попытке улучшить функцию мозга. Третья цель намного более амбициозна, чем первые две, но новые данные дают основание полагать, что она достижима, по крайней мере в принципе.
Изучение животных показывает, что рост «мощи мозга» путем когнитивной активации — отнюдь не фантазия. Ученые в знаменитом Институте биологических исследований Солка в южной Калифорнии проверяли эффекты воздействия обогащенного окружения на взрослых мышей17. Они обнаружили, что у мышей, помещенных в клетки, оборудованные колесами, туннелями и другими игрушками, развивалось до 15% больше нервных клеток, чем у мышей, оставшихся в стандартных клетках. «Стимулированные» мыши также лучше, чем «нестимулированные», выполняли различные тесты на «мышиный интеллект». Они были способны лучше и быстрее обучаться лабиринтам.
Эти находки важны в двух отношениях. Во-первых, они развенчивают старое представление о том, что новые нейроны не могут развиваться во взрослом мозге, — они могут. Во-вторых, эти находки с драматической ясностью демонстрируют, что когнитивная стимуляция может изменить структуру самого мозга и улучшить его способность к переработке информации. Рост новых нейронов был особенно заметен в зубчатой извилине гиппокампа, структуре на медиальной поверхности височной доли, которая считается особенно важной для памяти18.
Возникновение новых клеток («пролиферация нейронов») во взрослом мозге представляется связанной с так называемыми нейробластами, предшественниками нейронов, которые в свою очередь развиваются из общих клеточных «полуфабрикатов», называемых стволовыми клетками. Эти стволовые клетки и нейробласты продолжают расти в течение взрослости, но обычно они не выживают, чтобы стать нейронами. Исследование Института Солка дает основание предполагать, что когнитивная стимуляция повышает шансы выживания для нейробластов, позволяя им стать полноценными нейронами19.