Каждый день в первые месяцы после рождения в мозге ребенка возникают миллионы новых синапсов. 86 миллиардов нейронов выбрасывают ответвления, как щупальца, в поисках многочисленных отростков других клеток для передачи сигналов.
Например, синаптическая плотность (количество контактов) в зрительной коре достигает своего пика приблизительно в возрасте 9–15 месяцев. Затем она снижается, приближаясь к уровню взрослого человека.
Параллельно с образованием новых синапсов в мозге происходит уничтожение старых (прунинг). Наиболее активно этот процесс протекает в возрасте до 11–13 лет (до начала полового созревания). Прунинг позволяет стабилизировать уже имеющиеся нейросети. Такая обрезка синапсов на физиологическом уровне также обеспечивает процессы обучения.
Образование новых синапсов и их разборка происходят неравномерно, но с некоторой периодичностью. Мозг сотрясают последовательные волны производства и уничтожения синапсов. Каждая волна связана с определенным критическим периодом развития. Это своеобразные физиологические окна возможностей для обучения. Полагают, что в эти моменты мозг наиболее восприимчив к обучению разным типам деятельности: ходьбе, речи, чтению, сложным движениям и так далее.
Физиологические окна имеют свойство закрываться за счет приостановки создания (и разборки) синапсов. Так, если ребенок не слышал достаточное количество речи в возрасте до 3–4 лет, потом практически невозможно научить его полноценно разговаривать. Отсюда и возник описанный еще в XIX веке феномен детей-маугли.
Между 7 и 12 годами происходит последний крупный всплеск образования синапсов. В этот период наблюдается существенный прирост серого вещества коры головного мозга. Собственно, тела клеток и синапсы в коре мозга и есть серое вещество.
В период между 12 и 13 годами, помимо разборки старых синапсов, мозг избавляется и от большого числа нейронов.
Именно к 11–13 годам мы наблюдаем особые изменения в мышлении и поведении подростков. Дети становятся совершенно другими.
Профессор Гарвардского университета Говард Гарднер предложил весьма емкое и функциональное определение зрелости: «Момент, когда лишние клетки ликвидированы и изначально необходимые синаптические связи полностью установлены».
После 11–13 лет количество синапсов начинает стремительно уменьшаться. На снимках МРТ мы отчетливо видим, как снижается количество серого вещества. Особенно это выражено в возрасте 18–20 лет. Длинные отростки нервных клеток (аксоны) обволакивает жироподобное вещество – миелин. Так вокруг аксонов формируются своего рода изолирующие капсулы. Это как резиновая изоляция электрического провода. Только в случае с аксонами есть одно отличие: изоляция из миелина не сплошная – остаются оголенные участки (перехваты). Импульс на самом деле не бежит, а как бы перескакивает от одного перехвата к другому. Поэтому энергия нервного импульса не рассеивается, а движется скачками напряжения.
Итак, взрослый мозг = меньше синапсов + много миелина
Подобное строение аксона увеличивает скорость распространения нервного импульса с 0,5 до 120 метров в секунду! Такой мозг начинает значительно эффективнее связывать разные части нервной системы друг с другом. Отсюда мы получаем выигрыш в скорости обработки информации и быстроте реагирования.
Согласно одной из теорий, у вундеркиндов процесс образования миелиновых оболочек происходит быстрее, чем у других детей. По этой причине их мозг раньше становится «взрослым», что внешне проявляется в их поведении.
Гиперсвязанность, или Найти дорогу к дому
Говоря простым языком, рецепторам изначально все равно (или почти все равно), куда отправлять информацию. Когда ребенок смотрит на тарелку с кашей, его глаза могут отправлять сигналы не только в зрительную кору (затылочная область), но и в слуховую (височная область). Возникает функциональная синестезия, то есть смешение потоков восприятия. В таком случае ребенок не только видит тарелку, но и «слышит» ее. По мере взросления у малыша постепенно усиливаются связи между глазами и зрительной корой. Одновременно с этим идут процессы разборки синапсов, постепенно выстраивающие пути зрительного и слухового восприятия. Так глаза обучаются только видеть, не «вмешивая» в информационный поток звук.
Есть люди, у которых способность «слышать» предметы зрением сохраняется во взрослом возрасте. Предполагают, это обусловлено тем, как еще в эмбриональном периоде (и раннем детстве) строились связи от органов чувств.
Таким образом, мозг можно представить в виде города, в котором множество домов и бесчисленное количество дорог. Представьте: однажды вы ушли в гости к новому знакомому и потом долго не могли найти путь назад. Вы стерли ноги, прошли сотни дорог, пока наконец не обнаружили свой дом (нужный вам нейрон). Вы постарались запомнить маршрут, чтобы впредь не теряться. И стали чаще ходить одной и той же дорогой. Постепенно другие дороги перестали для вас существовать.
Обнаружив однажды самую удобную и быструю дорожку, мозг постепенно разбирает другие. Причем нужную дорогу он всячески облагораживает, расширяет. И это не просто образное сравнение: мозг действительно может расширять дороги. Как вы догадались, под дорогами мы понимаем связи между клетками. Такие нужные синапсы способны за счет пластичности перестраиваться, становиться объемнее и толще. Прунинг потом уберет ненужные связи.
Развитие мозга заканчивается приблизительно к 25 годам. В этот период прекращается образование миелиновых оболочек (изоляторов) вокруг отрост-ков нервных клеток. Основные цепи построены и стабилизированы. Лобные доли, обеспечивающие высшие познавательные функции, окончательно сформированы.
В этом возрасте мозг на пике своего могущества. Примечательно, что Исаак Ньютон сделал практически все крупные открытия в возрасте до 25 лет! Далее же он занимался лишь дополнениями и расширениями уже открытых им (и другими учеными) закономерностей.
С другой стороны, в науке немало примеров, когда ученые совершали прорывные открытия и в более позднем возрасте. Но даже в этих случаях можно предположить, что, согласно современной нейрофизиологической концепции, основные интеллектуальные функции и навыки у людей были сформированы в возрасте до 25 лет.
Однако не печальтесь. Хоть ваш мозг и пройдет пиковую стадию развития в 25 лет, это не значит, что нужно опускать руки. Возможно, вам осталось совсем чуть-чуть до главного достижения, и за счет имеющихся профессиональных навыков, отточенных до предела, вы за несколько лет достигнете цели. Да, вероятно, до 25 лет мозг максимально гибкий и податливый, но после этого рубежа он еще долго может служить вам и окружающим как эффективный инструмент. Главное – не запускать ситуацию. В мозг необходимо постоянно загружать качественную информацию, позволяющую «пересобирать» имеющийся опыт и вырабатывать новые навыки.
Я полагаю, что путь в науку, да и в философию, только один: встретить проблему, увидеть, как она красива, и влюбиться в нее; обвенчаться с нею и жить счастливо, пока смерть не разлучит вас, – если только вам не суждено будет увлечься другой, более красивой проблемой или отыскать решение первой.
Карл ПопперЗачем мозг отгораживается от всего организма
Помимо проводящих возбуждение синапсов, клетки нервной системы формируют структуру мозга с помощью других типов контактов. Для соединения друг с другом они используют плотные контакты, названные