В некоторых частях мозга, в том числе в гиппокампе, новые нейроны создаются для обеспечения нужд мозга во время обучения и запоминания. Так что нейрогенез (процесс рождения нейронов) по крайней мере частично ответственен за изменения в головах лондонских таксистов. Однако нейрогенез регистрировался только в нескольких специфических областях мозга, поэтому им нельзя объяснить все отличия на снимках МРТ «до» и «после».

Нейроны – те самые «нервные клетки», переносящие волшебные электрические импульсы, из которых (каким-то образом) появляются наши мысли, желания и воспоминания. Но серое вещество состоит не только из нейронов. О точном соотношении его компонентов до сих пор ведутся споры, однако известно, что клеток так называемой глии в мозге как минимум столько же, сколько и нейронов, если не больше.

Глия – по-гречески клей. Эти клетки получили такое название, потому что из них формируется липкая система укреплений, поддерживающая нейроны на нужных местах. Долгое время считалось, что это и есть единственная функция нейроглии. Но недавно появились данные, позволяющие предположить, что в обучении она тоже участвует.

Особый интерес исследователей вызвали так называемые астроциты, один из типов глиальных клеток. Именно их увеличение зафиксировали ученые в исследованиях на животных, где зверей сначала обучали чему-то, а потом препарировали их мозг, чтобы понять, что изменилось. То же самое, вероятно, происходит и в мозге человека. «И это можно было бы увидеть на снимках мозга», – подтверждает Йохансен-Берг.

Возможно, когда мы учимся, именно астроциты заботятся об обслуживании определенных нервных соединений, помогая нам лучше справляться с умственным трудом. А может, между астроцитами и процессом мышления есть и более прямая связь. Но пока этого никто не знает точно. Как бы то ни было, астроциты безусловно важны для мышления, а астроциты человека справляются со своей работой особенно хорошо. В 2013 году группа ученых поместила человеческие астроциты в мозг мышей, чтобы узнать, повлияет ли это на их навыки ориентирования в пространстве. В результате по сравнению с контрольной группой грызунов, у которой были только свои астроциты, эти мыши стали намного лучше ориентироваться в лабиринте и запоминать, где спрятаны какие объекты{14}.

Еще больше интригуют результаты исследования мозга Эйнштейна: оказывается, в отделах мозга, связанных с абстрактным мышлением, астроцитов у него оказалось даже больше, чем можно было бы ожидать. Так что, пусть астроциты и не могут, как нейроны, молниеносно передавать сигналы, они наверняка сильно влияют на нашу способность думать. Или, как сформулировала Йохансен-Берг с типичной для нее склонностью к преуменьшению: «Все сильнее ощущение, что в изучении астроцитов мы пропустили что-то важное».

Исследования показывают, что, пока астроциты заняты своими важными делами, кровеносные сосуды, связывающие их с нейронами, тоже прирастают новыми ответвлениями. Для наиболее напряженно работающих отделов мозга больше крови означает больше энергии, кислорода и всего того, что нужно активным клеткам для продуктивной работы. Конечно, объяснять изменения в мозге ростом кровеносных сосудов, а не нейронов не особенно интересно. Однако именно кровеносные сосуды составляют около 5 % серого вещества, так что, если они начинают разрастаться, это вполне может стать заметным на снимке мозга. В таком случае то, что обычно продается под лозунгом «замены проводки» и «перезарядки» мозга, было бы правильнее назвать заменой водопровода.

Перезарядка с «обновлением проводки», впрочем, действительно происходит каждый раз, когда мы учимся чему-то новому. Возникновение новых веретенообразных ответвлений между соседними нейронами безусловно вносит свой вклад в рост областей мозга. Например, проведенные еще в 1990-х исследования показали, что у людей, которые в течение жизни учились больше, было больше дендритных структур – маленьких локализованных соединений между соседними нейронами.

Правда, «проводкой» мозга правильнее было бы называть белое вещество – длинные кабели, протянутые между разными отделами мозга, которые могут располагаться на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга. Почти все мыслительные процессы задействуют несколько отделов мозга, поэтому качество соединений между ними и скорость проведения электричества по длинным «проводам» могут существенно повлиять на способность мозга к переработке информации. Надо думать, что за всеми вредными привычками вроде переедания и страсти к азартным играм тоже скрываются такие соединения, только для нас – неполезные.

Белое вещество называется белым из-за особого жирового (миелинового) покрытия нейронных аксонов, которое изолирует их и позволяет удесятерить скорость прохождения по ним электрических сигналов. Когда мы повторяем мысли или поведение, по определенным проводам проходит больше электричества, и мозг получает стимул модернизировать обычные соединения, превратив их в супербыстрые. Если вам интересны подробности, то вот как это работает: электрическая активность стимулирует выделение глутамата, который привлекает особые глиальные клетки – олигодендроциты. Эти клетки по спирали создают из клеточной мембраны нейронов жировую изоляцию. Увеличение активности определенного соединения может также привести к обновлению проводки мозга – сами соединения становятся длиннее, толще и плотнее.

Когда аксон нейрона покрывается миелиновой оболочкой, образовывается отдельный слой изоляции, препятствующий разветвлению, – это защищает постоянно используемые магистрали от поломок и возникновения лишних ответвлений. Кстати, это еще один вариант объяснения, почему от вредных привычек так сложно избавиться.

Этот механизм может оказаться серьезным препятствием на пути изменения мозга. Если соединения, которые я хочу исправить, существуют достаточно давно и уже хорошенько укреплены толстым миелиновым слоем, возможно ли будет их изменить? Усложняет дело еще и то, что эти провода не просто случайно извиваются в пространстве мозга, возникая и пропадая за долю секунды. Они формируют толстые нервные пучки, благодаря которым плотно держатся вместе и проводят импульсы в нужном направлении (рис. 2). Только представьте, сколько усилий придется приложить, чтобы распутать такие сложные связи и уж тем более – что-то улучшить! Миссия кажется невыполнимой.

Хайди Йохансен-Берг, однако, говорит, что в принципе возможно добавить новые пути соединения разных отделов мозга к уже существующим длинным проводам: «Доказательств тому пока немного, но они есть». В одном исследовании 2006 года макак научили использовать грабли, чтобы придвигать к себе еду, после чего у них появились новые соединения между зрительными отделами мозга и областями, ответственными за представление о расположении их конечностей в пространстве{15}. Правда, ученые, проводившие исследование, не утверждали, что эти новые волокна присоединились к уже существующим пучкам. Как раз наоборот: они считают, что новая ветвь, скорее всего, проросла из другого близлежащего соединения.

Возможно, менее радикальным решением для мозга было бы улучшить уже построенные соединения, – не заменить проводку, а усовершенствовать ее использование. Нейробиологи различают изменения структурные, происходящие с самой системой на физическом уровне, и функциональные, относящиеся к использованию той или иной структуры на химическом или электронном уровне и к силе соединения в синапсе между двумя нейронами. И те и другие метаморфозы могут серьезно повлиять на работу мозга в реальном мире. Кроме того, структурные изменения могут привести к функциональным – и наоборот.