Для начала важно понять следующее: все наши действия являются результатом электрических импульсов, идущих по цепочке нервных волокон. По сути, наш мозг представляет собой пучки электрокабелей – сто миллиардов нейронов, связанных друг с другом синапсами. Когда мы что-либо делаем, мозг посылает сигналы по нервным цепям к мышцам. Во время любой тренировки – пения, махания клюшкой или заучивания стихотворения – активируются разные, высокоспецифичные нервные пути. Так поочередно зажигаются ряды огоньков на новогодней елке. Самые простые навыки, например удар в теннисе, требуют активации сотни тысяч волокон и синапсов.
По сути своей каждая нервная цепь выглядит следующим образом:
Входящая информация – это все, что происходит до того, как мы выполняем действия: видим мяч, ощущаем ракетку в руке, решаем нанести удар. Исходящая информация – это само действие: сигналы, заставляющие мышцы сокращаться в нужное время и с нужной силой, а суставы ног и рук поворачиваться.
Когда вы ударяете по мячу (берете музыкальный аккорд ля-минор или передвигаете шахматную фигуру), по нервным волокнам (как по электропроводам) проходят электрические импульсы, активируя следующие волокна в цепи. Главное: именно эти нервные цепи, а не послушные мышцы являются истинным центром управления всеми движениями, мыслями и навыками. В определенном смысле нервные цепи и есть движения: они определяют силу и время каждого мышечного сокращения, форму и содержание всякой мысли. Вялая, ненадежная цепь вызовет вялое, ненадежное движение, а быстрая, синхронизированная цепь обеспечит быстрое, синхронизированное движение. Когда тренер говорит «мышечная память», он на самом деле имеет в виду нервные цепи. Сами по себе мышцы столь же бесполезны, как марионетки без ниток. По словам доктора Филдса, навыки заключены в нервных цепях.
Второй важный фактор работы мозга состоит в том, что чем лучше развит навык, тем меньше сознательных усилий он требует. Мы вырабатываем навыки автоматически, сохраняя их в подсознании. Этот процесс чрезвычайно важен с эволюционной точки зрения. Чем больше информации обрабатывается бессознательным образом, тем выше наши шансы вовремя заметить прячущегося в кустах тигра. Кроме того, автоматизм создает весьма убедительную иллюзию: приобретенный навык становится настолько естественным, что кажется, будто мы обладали им от рождения.
Эти два факта – навыки как нервные цепи и автоматизм – создают парадоксальную комбинацию: мы постоянно оптимизируем большие сложные нервные цепи и сразу о них забываем. И здесь в дело вступает миелин.
Сказать, что миелин выглядит скучно, – значит не сказать ничего. Он выглядит не просто скучно. Он выглядит фантастически, невероятно, потрясающе неинтересно. Если мозг сравнить с городом из фильма «Бегущий по лезвию», с удивительными нейронными структурами, вспыхивающими огоньками и звенящими импульсами, то миелин будет играть скромную роль асфальта. Это однотонное, внешне инертное образование. Он состоит из так называемой фосфолипидной мембраны – плотного жира, обернутого вокруг нервного волокна подобно изоленте. Благодаря этому импульс идет по нужному волокну не рассеиваясь. Миелиновая оболочка покрывает нервное волокно не сплошь, а сегментами, так что образуется структура, напоминающая сосиски.
(Ил. Джима Галлагера)
Учитывая явно доминирующую роль нейронов, первые исследователи мозга назвали свою науку неврологией, хотя миелин и другие поддерживающие клетки, именуемые белым веществом, составляют более половины массы головного мозга. В течение столетия ученые фокусировали все свое внимание на нейронах и синапсах, а не на инертной оболочке, которую изучали лишь в связи с рассеянным склерозом и другими аутоиммунными заболеваниями, сопровождающимися разрушением миелина. Как выяснилось, исследователи были в основном правы – нейроны и синапсы действительно объясняют почти все психические феномены: память, эмоции, мышечный контроль, сенсорное восприятие и т. д. Но оставался важный вопрос, который нейроны объяснить не могли: почему на освоение сложных навыков людям требуется столько времени?
Один из первых ключей к разгадке роли миелина был получен в середине 1980-х годов в ходе эксперимента с участием крыс и игрушечных самосвалов. Билл Гринаф из Университета штата Иллинойс вырастил три группы крыс в разных условиях. Крысы первой группы росли изолированно друг от друга в индивидуальных пластиковых коробках. Крысы второй группы ― все вместе, но тоже в коробках. А крысы третьей группы росли в «обогащенной среде»: совместно с большим количеством разных игрушек, с которыми они играли, и даже научились пользоваться рычагом на игрушечном самосвале.
Через два месяца Гринаф произвел вскрытие крыс и исследовал их мозг. Оказалось, что у крыс третьей группы количество синапсов увеличено на 25 процентов по сравнению с представителями других групп. Эти результаты были приняты с воодушевлением, поскольку подтверждали идею о пластичности головного мозга, а также существование определенного периода в ходе его развития, когда мозг особенно хорошо реагирует на внешние условия. Но еще один результат Гринафа остался почти незамеченным. Кроме синапсов, у крыс третьей группы на 25 процентов увеличилось количество белого вещества – миелина.
Гринаф вспоминал: «Мы не обращали внимания на миелин, никто не придавал ему особого значения. Но затем стало ясно, что он играет важную роль».
И все же львиная доля внимания отдавалась нейронам и синапсам, пока в 2000 году не появилась новая технология, называемая диффузионно-тензорной томографией (ДТТ). ДТТ позволила неврологам измерить количество миелина в живом мозге. И ученые начали связывать дефицит миелина с различными нарушениями, такими как дислексия, аутизм, синдром дефицита внимания, посттравматический стресс и даже патологическая лживость. Хотя многие исследователи сосредоточились на выявлении связи миелина с болезнями, других интересовала его роль в обычном, хорошо работающем мозге.
Миелин изучали все активнее. В 2005 году Фредрик Уллен сканировал мозг нескольких концертирующих пианистов и обнаружил прямую связь между длительностью занятий и количеством белого вещества. В 2000 году Торкель Клингберг обнаружил зависимость количества белого вещества от навыков чтения, а в 2006 году Хесус Пужоль доказал существование зависимости между количеством миелина и развитием речи. В 2005 году в детской больнице в Цинциннати исследовали сорок семь обычных детей в возрасте от пяти до восемнадцати лет и обнаружили, что чем больше коэффициент интеллектуальности (IQ), тем выше организация и плотность белого вещества.
Другие исследователи, такие как доктор Филдс, изучали механизм, вызывающий подобное увеличение количества миелина. Как он писал в статье 2006 года, опубликованной в журнале Neuron, клетки нейроглии, называемые олигодендроцитами и астроцитами, реагируют на активность нерва и оборачивают активные волокна большим количеством миелина. Чем активнее нерв, тем толще становится миелиновая оболочка. А чем толще миелиновая оболочка, тем быстрее проходят сигналы. В результате по такому волокну импульсы движутся в сто раз быстрее, чем по немиелинизированному.
Накопленные данные постепенно сложились в новую картину. Миелин действительно представляет собой инфраструктуру, но обладает важной функцией. Он постепенно превращает узкие тропинки в широкие автострады. Нейронный трафик, когда-то идущий со скоростью два километра в час, с помощью миелина ускоряется до двухсот километров. А рефрактерный период (время, которое проходит между соседними сигналами) уменьшается в тридцать раз. Ускорение проведения и уменьшение рефрактерного периода увеличивают общую скорость обработки информации в три тысячи раз, что весьма впечатляет.
