Глава 2 Формирование мозга
Человеческий организм – настоящее чудо. На ограниченной площади в нем удивительным образом размещены чрезвычайно сложные органы, объединенные в гармонично функционирующую систему. Мозг человека, по словам многих ученых, является наиболее сложным объектом во Вселенной. Мозг ребенка – это не просто уменьшенный мозг взрослого, а рост мозга, в отличие от роста большинства других органов, это не просто процесс его укрупнения. Мозг меняется по мере роста, пока ребенок идет через детские годы и пубертат к взрослости. Мозг детей и подростков учится через запечатление, или импринтинг. Так же как цыплята могут «запечатлеть» наседку, дети и подростки могут «запечатлеть» имеющийся у них опыт, и это повлияет на их занятия во взрослой жизни.
Так было и со мной. Я «запечатлела» неврологию и медицину довольно рано. Мой опыт культивировал во мне любопытство. Оно поддерживало меня – в школьные годы, в медицинском колледже, при написании дипломной работы и вплоть до сегодняшнего дня. Я была старшей в семье из трех детей и выросла в уютном доме в Коннектикуте, всего в сорока минутах от Манхэттена. Мне довелось жить в Гринвиче, который уже тогда был оазисом для актеров, авторов, музыкантов, политиков, банкиров и сумасбродных богачей. Там родилась актриса Гленн Клоуз, там вырос президент Джордж Буш-старший, и там умер великий музыкант Томми Дорси.
Мои родители были из Англии; они иммигрировали после Второй мировой войны, и папа приехал после Медицинской школы в Лондоне, чтобы заниматься в Колумбийском университете урологической хирургией. Для родителей Гринвич, казалось, был отличным местом, поскольку он находился недалеко от Нью-Йорка. Это был вопрос удобства, и они совершенно не обращали внимания на звездный статус этого города. Возможно, благодаря своему отцу я полюбила математику и естественные науки.
Главным моментом импринтинга, который направил меня в сторону медицины, стал урок биологии в девятом классе, проведенный в Гринвической академии. Для меня лучшей частью урока, самой запоминающейся его частью, стал тот момент, когда каждому из нас дали препарировать эмбрион свинки.
Многие мои одноклассники опешили от предложения разрезать на части эти комочки плоти, а некоторые девочки даже побежали в туалет с приступами тошноты. Однако несколько человек из класса все же приступили к выполнению этой задачи. Это был один из тех самых поворотных моментов. Класс разделился на будущих ученых и тех, кому суждено было стать писателями, юристами и бизнесменами.
Накачанные латексом, вены и артерии свинок проступали красочными оттенками синего и красного цвета. Я очень визуальный человек, мне нравится мыслить в трех измерениях. Эта способность к визуально-пространственному мышлению пригождается в неврологии и нейробиологии. Мозг – это трехмерная структура, в которой соединения между отделами происходят в каждом направлении. Умение мысленно сопоставить эти соединения помогает в попытке определить, в каком месте у пациента, имеющего множество других неврологических проблем, произошел инсульт или травма, – большой плюс для невролога.
Именно так работает ум большинства неврологов и нейрофизиологов. Мы относимся к той категории людей, которые любят искать во всем шаблоны. На самом деле я никогда еще не встречала головоломку, которая бы мне не понравилась. Моя тяга к неврологии началась в то время, когда еще не было компьютерной и магнитно-резонансной томографии, когда врачу приходилось мысленно представлять, где внутри мозга пациента локализуется проблема. У меня это хорошо получается. Мне нравится быть неврологом-детективом, и, насколько я понимаю, неврология и нейробиология оказались для меня идеальной профессией, в которой я смогла использовать эти навыки зрительно-пространственного конструирования.
Если человеческий мозг напоминает головоломку, то мозг подростка – это не до конца собранная головоломка. Умение увидеть, как связаны зоны мозга, является частью моей работы невропатолога, и я решила применить это умение для лучшего понимания подросткового мозга. Именно поэтому я пишу данную книгу: чтобы помочь вам понять не только что такое мозг подростка, но и чем он не является. А также чем он станет в процессе становления.
Среди всех органов человеческого тела мозг представляет собой самую незавершенную структуру при рождении, его размер составляет всего около сорока процентов от размера взрослого человека. Но это не единственное, что меняется; все внутренние связи изменяются в процессе развития. Рост мозга, оказывается, занимает много времени.
Мозг подростка – настоящий парадокс. Он имеет избыток серого вещества (нейроны, которые образуют основные строительные блоки мозга) и недостаток белого вещества (соединительная проводка, которая помогает потоку информации эффективно передаваться от одной части мозга к другой). Именно поэтому подростковый мозг почти как новенькая «Феррари»: она собрана и заправлена, но еще не прошла дорожные испытания. Двигатель урчит, но не совсем знает, куда ехать.
Этот парадокс привел к противоречивому посланию от общества к подросткам: мы предполагаем, когда кто-то выглядит как взрослый, что он должен быть таким и в интеллектуальном плане. Мальчики-подростки бреются, а девочки-подростки могут забеременеть; и все же в неврологическом плане их мозг не готов к миру взрослых.
Мозг по своей природе выстроен снизу вверх – от подвала к чердаку, от задней части к передней. Примечательно, что и связи между отделами мозга начинаются с задней части мозга – со структур, которые обеспечивают взаимодействие с окружающей средой и регулируют наши сенсорные процессы: зрение, слух, равновесие, осязание и ощущение пространства. Эти посреднические структуры включают мозжечок, который помогает сохранять равновесие и координацию движений; таламус, который является ретрансляционной станцией для сенсорных сигналов; гипоталамус, командный центр для обслуживания основных функций организма – таких, как голод, жажда, секс и агрессия.
Я должна признать, что головной мозг не очень приятен на вид. Он расположен над спинным мозгом и имеет светло-серый цвет и консистенцию, среднюю между переваренными спагетти и желе. Весящая примерно килограмм, эта влажная сморщенная ткань имеет размер с два кулака, соединенных друг с другом.
В сером веществе расположено большинство мозговых клеток, называемых нейронами. Это клетки, отвечающие за мысли, восприятие, движение, контроль функций организма. Эти клетки соединены друг с другом, а также со спинным мозгом, чтобы мозг контролировал тело, поведение, мысли и эмоции. Нейроны связываются с другими нейронами через синаптические контакты. Скопление проводящих путей на срезе мозга образует «белое вещество». Магнитно-резонансная томография, или МРТ, – часто используемый инструмент сканирования головного мозга – прекрасно показывает различие между серым и белым веществом.
Снаружи мозг имеет волнистую структуру. Впадины или складки называются бороздами, а холмики называются извилинами. Рисунок 1 показывает изображения МРТ-скана мозга. Есть две стороны мозга, каждая из них называется полушарием.
Самый верхний слой мозга – это кора. Она состоит из серого вещества, находящегося рядом с поверхностью, и белого вещества под ним. В сером веществе расположено большинство клеток головного мозга (нейронов). Нейроны образуют контакты непосредственно с теми нейронами, которые находятся рядом, но чтобы связаться с нейронам в других частях мозга, в другом полушарии или в спинном мозге, чтобы активировать мышцы и нервы в лице и теле, нейроны отращивают «провода» (аксоны). Белое вещество называется «белым», потому что в реальной жизни, а также на МРТ-снимках, оно имеет светлый цвет. Аксоны, проходящие здесь, покрыты жировой изолирующей субстанцией, называемой миелин, которая действительно имеет белый цвет.
РИСУНОК 1. Основные структуры мозга: МРТ-скан головного мозга.
Горизонтальные и вертикальные сечения (углы среза A и В) показывают кору (серое вещество) на поверхности и белое вещество внизу.
Как я уже говорила, размер или даже вес мозга не важны. Мозг китов весит около одиннадцати килограммов; мозг слона – около пяти. Если бы интеллект определялся отношением массы мозга к массе тела, мы бы проиграли. У карликовых обезьян один грамм вещества мозга приходится на каждые двадцать семь граммов веса тела, а аналогичное соотношение для человека составляет один к сорока четырем. Мы имеем меньшее соотношение веса мозга к весу тела, чем некоторые из наших родственников-приматов. Главное – это сложные связи нейронов друг с другом.
Другим примером того, как мало вес мозга значит для его функционирования – по крайней мере, с точки зрения интеллекта, – является то, что женский мозг физически меньше по размеру, чем мужской мозг, но диапазон IQ одинаков для обоих полов. Мозг Альберта Эйнштейна, бесспорно одного из величайших мыслителей ХХ века, весил меньше обычного – 1,23 кг. Но последние исследования показывают, что у Эйнштейна было больше межклеточных связей на грамм мозга, чем у среднего человека.
Размер мозга зависит от размера черепа. Неврологи измеряют размер головы детей по мере их роста. Должна признаться, я проделывала это с моими сыновьями – как и измеряла их рост, – чтобы убедиться, что они развиваются правильно и размер их черепа соответствует нормальному диапазону. Став старше, они, конечно, думали, что я сошла с ума, но когда они были младенцами и малышами, я просто брала рулетку из моего швейного набора, а затем пыталась их успокоить, чтобы можно было их измерить.
Правда в том, что размер черепа не расскажет нам слишком много. Это примерное измерение, и череп может быть большим или маленьким по разным причинам. Есть нарушения, при которых голова слишком большая, и расстройства, при которых голова слишком маленькая.
Наиболее важной характеристикой черепа является то, что он ограничивает размер мозга. Восемь из двадцати двух костей в человеческом черепе находятся в мозговом отделе, и их главная задача – защищать мозг.
При рождении эти кости лишь мягко соединены фиброзной тканью, так чтобы голова могла немного сжиматься, когда ребенок проходит через родовые пути. Между костями черепа имеются промежутки: один из них – родничок, который есть у всех детей при рождении и который закрывается в течение первого года жизни, когда кости срастаются. Наибольший рост головы наблюдается с рождения до семи лет, а самое большое увеличение происходит в течение первого года жизни – из-за интенсивного развития мозга.
При фиксированном размере черепа эволюция человека сделала все возможное, чтобы вместить внутрь как можно больше мозгового вещества. Человек прямоходящий, от которого произошел современный человеческий род, появился около двух миллионов лет назад. Размер его мозга был всего около восьмисот-девятисот кубических сантиметров – против примерно полутора тысяч у сегодняшнего Homo Sapiens. Когда мозг современных людей стал почти в два раза больше мозга их предков, череп так же должен был вырасти, равно как должен был расширяться женский таз, чтобы через него проходила бо́льшая по размеру голова. Эволюция создала все это в течение всего двух миллионов лет. Возможно, поэтому, несмотря на действительно гениальное строение мозга, создается впечатление, что он обновлялся прямо в процессе человеческой эволюции – на ходу.
Как еще объяснить его сжатость? Созданный эволюцией мозг напоминает многократно свернутую и спрессованную ленту или одежду в переполненном шкафу.
Эти складки, с их гребнями (извилинами) и впадинами (бороздами), как показано на рисунке 1, дают человеческому мозгу неровную поверхность – результат всей этой герметичной упаковки внутри черепа. Неудивительно, что люди имеют наиболее сложную структуру мозговых складок. Если двигаться вниз по филогенетической лестнице к простым млекопитающим, то складки начинают исчезать. У кошек и собак они есть, но не так много, как у людей, а у крыс и мышей их практически нет. Чем более гладкая поверхность, тем проще мозг.
Хотя мозг выглядит довольно симметрично снаружи, внутри есть важные различия. Никто не знает почему, но правая сторона мозга контролирует левую сторону тела и наоборот. То есть кора правого полушария регулирует движение левого глаза, левой руки и левой ноги, а кора левого – регулирует движения правого глаза, правой руки и правой ноги. Для зрения ситуация следующая – информация с левой стороны поля зрения проходит через правый таламус к правой затылочной коре, а информация из правого поля зрения идет к левой затылочной коре. В целом визуальное и пространственное восприятие находится больше на правой стороне мозга.
Если нарисовать образ тела на поверхности мозга, то различные части тела займут больше или меньше места – пропорционально зонам коры, отвечающим за них. И в сенсорной и в моторной коре лицо, губы, язык, пальцы занимают больше пространства, поскольку ощущения и контроль, необходимые для этих областей, должны быть более точными, чем для других – например, для середины спины.
Канадский невролог начала XX века, Уайлдер Пенфилд, первым описал эту функциональную карту коры. Он сделал это на материале операций по удалению зоны мозга, которая вызывала эпилептические припадки. Во время операций Пенфилд стимулировал участки коры, чтобы определить, какие области можно безопасно удалить. Например, стимуляция одной области могла привести к подергиваниям конечности или лицевой мышцы. Проделав это с множеством пациентов, он смог создать функциональную карту.
Площадь мозга, отвечающая за конкретную часть тела, варьирует в зависимости от сложности функций этой части. Например, площадь, зарезервированная для рук и пальцев, губ и рта, примерно в десять раз больше, чем площадь для всей поверхности спины. (Ну что еще можно делать со спиной, кроме как сгибать ее?) Все области мозга, служащие для одной части тела, находятся в непосредственной близости друг от друга.
РИСУНОК 2. Карта мозга, показывающая размер областей, которые управляют различными частями тела.
В своей дипломной работе в Колледже Смита в Нортгемптоне, Массачусетс, я исследовала некоторые из областей мозга, отвечающих за отдельные части тела, а также изучала, приводит ли чрезмерная стимуляция одной из конечностей тела к укрупнению области мозга, отвечающей за эту часть.
На самом деле это был один из первых экспериментов по пластичности мозга, чтобы посмотреть, изменится ли мозг в ответ на внешнюю стимуляцию.
Многие впечатляющие исследования, которые были проведены с конца 1970-х годов, в целом подтверждают концепцию импринтинга. Некоторые из наиболее известных работ, которые вдохновили меня на выполнение моего небольшого дипломного исследования, были написаны учеными из Гарварда – Дэвидом Хьюбелом и Торстеном Визелем.
Термин «пластичность», который начал использоваться в то время, означает, что головной мозг может изменяться под воздействием событий – он податлив.
Хьюбел и Визель доказали, что если котят в течение их «детства» растят с одним глазом, заклеенным пластырем (они похожи на котят-пиратов!), то всю остальную жизнь они не могут видеть глазом, который был заклеен. Эти ученые также выявили, что функции области мозга, отвечающей за заклеенный глаз, частично переходят к областям мозга, отвечающим за открытый глаз.
Они провели еще один ряд экспериментов, в ходе которых котята росли в визуальной среде с вертикальными линиями, и обнаружили, что, когда котята стали взрослыми, их мозг реагировал только на вертикальные линии. Дело в том, что типы сигналов и стимулы, которые присутствуют во время развития мозга, действительно определяют способ его работы в дальнейшей жизни.
Мой эксперимент в колледже показал то же самое, но не в отношении зрения, а в отношении прикосновений.
Однажды я хорошо повеселилась, демонстрируя этот эффект импринтинга в повседневной жизни. Наша любимая кошка умерла в преклонном возрасте девятнадцати лет, и мы все по ней скучали. Конечно, вскоре Эндрю, Уилл и я пошли в местный приют для животных, чтобы присмотреть себе кошечку. Мы влюбились и принесли домой самую миниатюрную и нуждающуюся в ласке полосатую кошечку, которую можно себе представить. Ребята придумали ей имя: Джилл. Джилл всегда была у нас на коленях; она очень любила людей. Я вспомнила эксперименты на пластичность мозга и попросила Эндрю и Уилла, когда они держат ее у себя, массировать ей лапы, чтобы посмотреть, улучшится ли у нее координация.
Поэтому, всякий раз, когда она была у нас на руках, мы массировали ее лапы, поглаживая их и касаясь ее «пальчиков». Конечно, Джилл начала использовать свои лапы гораздо активнее, чем любая другая кошка, которая когда-либо у нас была (а у меня было много разных кошек, начиная с восьмилетнего возраста). Она использовала свои лапы для выполнения тех вещей, которые большинство кошек не делают. Джилл была очень «лапа-ориентированной» и ходила по дому, сталкивая небольшие предметы со стола и с явным наслаждением наблюдая, как они ударяются об пол. Это стало кошмаром для нас, поскольку не все вещи, которая она сбивала, были небьющимися.
Она часто пользовалась лапой, когда ела, осторожно залезая лапой в банку с кошачьей едой, зачерпывая оттуда немного корма и отправляя в рот. Наблюдая за Джилл, мы начали замечать, что она почти всегда использовала левую лапу. У нас была кошка-левша! И вдруг мы поняли: когда мы брали ее, чтобы помассировать ей лапы, она лежала к нам мордой и поскольку мы все правши, мы всегда стимулировали ее левую лапу больше, чем правую! Домашний проект демонстрации пластичности нейронов завершен! Я знаю, что если бы мы могли заглянуть в ее мозг, мы бы увидели, что там выделено больше места для ее лап – и особенно для левой, – чем у обычной средней кошки.
Это же явление – перераспределения места в мозге на основе жизненного опыта – происходит и у людей. Мы называем эту часть жизни критическим периодом, когда «воспитание» – то есть окружающая среда – может изменить «характер». Но подробнее об этом позже.
РИСУНОК 3. Доли мозга. A. Мозг развивается от задней стороны к передней. B. Кору головного мозга можно разделить на несколько основных областей в зависимости от функций.
Только что я сказала вам, что области мозга, ответственные за зрение и части тела, размещаются в разных местах, но они могут уменьшаться или увеличиваться по отношению друг к другу в процессе развития – на основе частоты их использования.
Структурно человеческий мозг делится на четыре доли: лобную (расположенную вверху и спереди), теменную (вверху сзади), височную (сбоку) и затылочную (сзади). Мозг располагается на стволе мозга, который соединяется со спинным мозгом. В задней части мозга мозжечок регулирует двигательную активность, а в затылочных долях располагается зрительная кора. В теменных долях лежит ассоциативная кора, а также моторные и сенсорные участки коры. Височные доли включают в себя области, участвующие в регуляции эмоций и сексуальности. Речевые функции также находятся здесь, а точнее, в доминантном полушарии (в левой височной доли для правшей и восьмидесяти пяти процентов левшей, и в правой височной доли – для небольшой группы настоящих левшей). Лобные доли расположены в самой передней части мозга, эта область связана с принятием решений, вынесением суждений, интуицией и контролем за импульсами.
Важно отметить, что мозг созревает от задней к передней части и в подростковом возрасте лобные доли – это наименее зрелые отделы мозга.
Мозг состоит из специализированных областей, отвечающих за каждый из органов чувств. Область, отвечающая за слух, или слуховая кора, находится в височных долях; зрительная кора находится в затылочных долях; теменные доли содержат моторную и сенсорную кору, отвечающую за движение и ощущения соответственно.
Другие части мозга не имеют ничего общего с чувствами, и лучшим примером этого являются лобные доли, которые составляют более сорока процентов от общего объема человеческого мозга – это больше, чем у любого другого вида животных. Лобные доли —месторасположение нашей способности к пониманию, суждению, абстрактному мышлению и планированию. Они являются источником самосознания, способности оценивать опасность и риск. Лобные доли, как часто говорят, выполняют «исполнительные» функции человеческого мозга.
Лобные доли шимпанзе наиболее похожи на человеческие в плане размеров, но составляют лишь около семнадцати процентов от общего объема мозга. Лобные доли собаки составляют только семь процентов. Для других видов животных различные структуры головного мозга более важны. По сравнению с людьми, у шимпанзе и других обезьян гораздо больший мозжечок, где осуществляется контроль физической координации. Слуховая кора дельфина является более продвинутой по сравнению с человеческой – и имеет диапазон слышимости по крайней мере в семь раз больший, чем у молодого взрослого человека.
У собак миллиард обонятельных клеток – не сравнить с нашими жалкими двенадцатью миллионами. У акул есть специальные клетки в мозге, которые помогают им обнаруживать электрические поля – не для ориентирования, а для того, чтобы поймать электрические сигналы, выделяемые малейшими движениями мышц других рыб, когда они пытаются скрыться от этого смертельного хищника.
У нас, людей, есть только хитрость и смекалка. Наше конкурентное преимущество – это изобретательность, мозги, а не мускулы. Это преимущество развивается дольше всего, поскольку связи в лобных долях наиболее сложные и полностью формируются последними. Таким образом, эта «исполнительная функция» развивается медленно. И разумеется, мы не рождаемся с ней!
Так в каком же порядке эти области мозга соединяются друг с другом в детстве и подростковом возрасте? Это нельзя было узнать до появления современной томографии мозга. Новые формы сканирования мозга, такие как МРТ, могут не только дать четкие снимки головного мозга внутри черепа, но и показать связи между различными областями мозга.
Более того, новый вид томографии, называемый функциональной МРТ (фМРТ), может фактически показать нам, связаны ли вместе области, которые активируются одновременно. В последнее десятилетие Национальный институт здравоохранения провел масштабное исследование, чтобы изучить, как области мозга активируют друг друга в первые двадцать один год жизни.
То, что обнаружили ученые, было замечательным: «связность» мозга медленно увеличивается с возрастом, начиная с задних отделов мозга. Самыми последними «связываются» лобные доли (рисунок 4).
РИСУНОК 4. Взрослеющий мозг. Мозг выстраивает связи от задней к передней части: A. фМРТ может зафиксировать взаимосвязи в мозге. Более темные области означают бо́льшую связность. B. Миелинизация путей белого вещества происходит от задней к передней части; поэтому лобные доли «связываются» последними. C. Сканирование показывает, что присоединение лобной доли откладывается до двадцати лет или даже до более старшего возраста.
Мозг подростка созрел лишь на восемьдесят процентов. Эти двадцать процентов, которые еще не до конца «связаны», имеют решающее значение и объясняют, почему подростки ведут себя таким странным образом – почему у них бывают перепады настроения, раздражительность, импульсивность, вспыльчивость; почему они неспособны сосредоточиться, завершить начатое и общаться со взрослыми; почему их тянет к наркотикам и алкоголю, а также к рискованному поведению. Когда мы думаем о себе как о цивилизованных, разумных взрослых, мы должны благодарить за это фронтальные и префронтальные части коры нашего мозга.
Поскольку у подростков лобные доли незрелые, не стоит удивляться историям, которые мы слышим ежедневно, и тем трагическим ошибкам и несчастным случаям, связанным с подростками, о которых мы читаем. Этот процесс на самом деле не завершается к концу подросткового возраста, поэтому и студенческие годы также являются уязвимым периодом.
Недавно мой друг рассказал об одногруппнике его сына, Дэне, – кругом положительном парне, который редко давал своим родителям поводы для волнения. Он пользовался популярностью, был звездой хоккея в школе и учился на финансиста в колледже. В конце лета сыну моего друга позвонила мать Дэна. Она сказала, что Дэн утонул накануне ночью. Он был с друзьями, пил, веселился. Где-то между тремя и четырьмя часами утра, возвращаясь домой, компания из восьми человек остановилась у местного теннисного клуба. Клуб, конечно, был закрыт, но закрытые ворота не остановили ребят. Они перемахнули через забор и прыгнули в бассейн. И лишь после того, как они вернулись домой, кто-то спросил: «А где Дэн?» Прибежав обратно в клуб, они обнаружили своего друга, лежащего в воде лицом вниз. Судмедэксперт обозначил причины смерти как случайное утопление из-за «острой алкогольной интоксикации».
Одна фраза в новостях, которые я прочитала, заставила меня покачать головой: «Полиция просит детей и взрослых дважды подумать о потенциальной опасности, прежде чем предпринимать рискованные действия».
«Дважды подумать…» Сколько раз мы говорили об этом нашим подросткам – сыновьям и дочерям? Слишком много раз. Тем не менее, как только я услышала о Дэне, я позвонила своим мальчикам, чтобы рассказать эту историю. «Вы должны запомнить это», – сказала я им. Вот что случается. Выпивка и плавание несовместимы. И чрезвычайно опасны. Как и внезапное решение перелезть через забор в середине ночи и прыгнуть в бассейн с друзьями, которые также находятся в состоянии алкогольного опьянения.
То, как родители обращаются с этими трагическими историями и рассказывают их собственным детям, чрезвычайно важно. Это не должно быть: «О, ничего себе, я так рад, что это был не мой ребенок». Или: «Мой подросток никогда бы не сделал этого». Потому что вы не знаете. Вы должны быть активным. Вы должны загрузить сознание своих детей реальными историями, реальными последствиями, и вы должны делать это снова и снова – за ужином, после футбольной тренировки, перед уроком музыки и даже тогда, когда они жалуются, что слышали все это раньше. Вы должны постоянно напоминать им: эти вещи могут произойти в любое время. И есть много ситуаций, которые могут привести их к беде и плохо закончиться.
Одна из причин, почему повторение так важно, заключается в развитии мозга вашего подростка. К исполнительным функциям лобных долей относится и так называемая проспективная память, то есть способность удерживать в уме намерение выполнить определенное действия в будущем – например, не забыть перезвонить кому-то. Исследователи обнаружили, что перспективная память, во‑первых, очень сильно связана с лобными долями и, во‑вторых, что она развивается и становится эффективной сначала в возрасте от шести до десяти, а затем – только после двадцати лет. В возрасте десяти-четырнадцати лет исследователи не обнаружили каких-то значительных улучшений. Эта функция мозга – способность помнить, что нужно что-то сделать, – просто не поспевает за остальным ростом и развитием подростка.
Теменные доли, расположенные позади лобных, содержат ассоциативные зоны и поддерживают способность переключаться между задачами – эта функция также созревает в подростковом мозге чуть позже. Переключение между задачами почти постоянно необходимо в современном мире информационной перегрузки, особенно если учесть, что многозадачность – выполнение двух сложных когнитивных задач одновременно – на самом деле миф. Жевание жевательной резинки и выполнение чего-то еще – это не многозадачность, потому что жевание не включает в себя никакой реальной когнитивной фокусировки. А вот разговор по мобильному телефону за рулем действительно подразумевает когнитивную фокусировку. Потому что есть предел тому, на скольких вещах человеческий мозг может сосредоточиться в каждый момент времени. Когда кто-то занимается несколькими когнитивными задачами, например разговаривает по телефону за рулем, мозг должен постоянно переключаться между этими двумя задачами. И когда это происходит, ни одна не выполняется хорошо.
Теменные доли помогают лобным долям сфокусироваться, но есть определенные пределы.
Человеческому мозгу настолько хорошо удается это жонглирование, что кажется, будто мы выполняем две задачи одновременно, но на самом деле это не так. Шведские ученые из Каролинского института[1] в 2009 году измерили эти пределы. Они использовали фМРТ-изображения людей, решающих несколько задач одновременно, чтобы увидеть, что происходит в мозге в это время. Они обнаружили, что рабочая память человека способна удерживать лишь от двух до семи разных изображений в каждый момент времени. Это означает, что фокусировка на более чем одной сложной задаче практически невозможна. Фокусировка в основном происходит в теменных долях, которые снижают остальную активность, чтобы мозг сосредоточился на одном, а затем – на другом.
Проблема неразвитых теменных долей была показана в одном из эпизодов телепередачи Good Morning America в мае 2008 года корреспондентом Дэвидом Керли и его дочерью-подростоком Деван.
Деван, чей водительский стаж составлял уже год, вместе со своим отцом на пассажирском сиденье должна была совершить пробный заезд на автомобиле. В ходе заезда ей нужно было объезжать конусы и при этом не отвлекаться. Сначала ей дали мобильный телефон и сказали, чтобы она во время вождения прочла текст на экране. В результате она сбила несколько конусов. Потом на заднее сиденье подсадили трех ее друзей, которые болтали с ней. Деван сбила еще несколько конусов. Наконец, Деван дали пакет печенья и бутылку воды. Когда она просто передавала печенье назад, держа бутылку воды, то сбила еще несколько конусов.
Многозадачность является не просто мифом, но опасным мифом, особенно когда дело касается подросткового мозга.
Подростки и молодые взрослые гордятся своей способностью работать в многозадачном режиме. Но исследования в Швеция показали, что существуют реальные ограничения.
При изучении способности современных молодых взрослых справляться с отвлекающими моментами исследователи Университета Миннесоты показали, что навык успешного переключения внимания среди множества задач в подростковые годы только еще развивается. Печальный итог: из почти шести тысяч подростков, которые ежегодно погибают в автомобильных авариях, восемьдесят семь процентов страдают из-за того, что отвлекаются во время вождения.
Исследователи из Университета штата Миссури в 2006 году изучали возможности обучения при наличии отвлекающих моментов у подростков и молодых взрослых. Они взяли двадцать восемь учеников, в том числе детей позднего подросткового возраста, и попросили их запомнить списки слов, а затем позже вспомнить эти слова. Чтобы проверить, влияют ли отвлекающие моменты на способность к запоминанию, исследователи попросили учеников выполнить одновременно еще одну задачу – нажимая кнопки на компьютерной клавиатуре, размещать буквы по порядку, в зависимости от цвета. Эта задача давалась в двух вариантах: когда ученики запоминали списки слов и когда они вспоминали их.
Ученые обнаружили, что одновременное выполнение задач влияет как на кодирование (запоминание), так и на извлечение (вспоминание) информации. Если задачу с использованием клавиатуры давали тогда, когда ученики пытались вспомнить слова (что сродни прохождению теста или экзамена), их способность запоминать слова снижалась на 9—26 процентов. Снижение было еще большим, если отвлекающая задача давалась в то время, когда они запоминали слова, – в этом случае их производительность снижалась на целых 46—59 процентов.
Эти результаты, конечно, описывают и то, как подростки вечерами готовятся к урокам в своих комнатах! Я без особого удовольствия вспоминаю, как однажды вошла к сыновьям и обнаружила, что они включили телевизор, прицепили наушники к плеерам, при этом переписываясь с кем-то на компьютерах и отправляя смс по телефонам. Когда я предложила им сконцентрироваться на выполнении домашней работы, они стали протестовать – мол, это не проблема. Они убеждали меня, что на повторение материала для завтрашних экзаменов никак не влияют тридцать два других дела, которые они выполняют одновременно. Я не купилась на это. И я подкрепила свои аргументы данными ученых из Миссури. Я разместила рисунок 5 в этой книге на случай, если вы захотите донести до своих подростков ту же точку зрения.
РИСУНОК 5. Подростковый мозг не справляется с многозадачностью. Студентов колледжа тестировали при трех условиях: без отвлечения внимания (полное внимание —ПВ), отвлечение внимания при запоминании (ОВ при кодировке) и отвлечение внимания при вспоминании (ОВ при извлечении информации). Студенты плохо справились с многозадачностью, когда пытались вспомнить информацию, и еще хуже, когда пытались запомнить информацию.
Внимание – это только один способ оценить, как работает мозг. В черепной коробке находится нечто большее, чем просто четыре доли, поэтому, возвращаясь к рисунку 3, давайте начнем снизу.
Здесь мы находим ствол мозга, прикрепленный к спинному мозгу. Ствол мозга контролирует многие из наиболее важных биологических функций – например, дыхание, частоту сердечных сокращений, артериальное давление, деятельность мочевого пузыря и дефекацию. Ствол мозга работает на «автомате» – вы не знаете, что он делает, и обычно не можете сознательно управлять его действиями. Ствол мозга и спинной мозг связаны с высшими отделами мозга через промежуточные участки, такими как таламус, который находится прямо под корой. Информация от всех органов чувств поступает через таламус к коре.
Прямо под корой находятся базальные ганглии. Они играют большую роль в координации и шаблонности движений. Именно на базальные ганглии воздействует болезнь Паркинсона, и их повреждением объясняются дрожь, трудности с началом движения («замороженность») или неспособность двигаться – характерные симптомы болезни Паркинсона.
Ближе к коре расположены структуры, которые составляют лимбическую систему. Лимбическая система участвует в формировании эмоций, а также памяти. Часть мозга, о которой мы будем много говорить в этой книге, это гиппокамп. Гиппокамп – это небольшая структура, находящаяся под височной долей, по форме напоминающая морского конька. Название «гиппокамп» происходит от латинского слова «лошадь». Это действительно «рабочая лошадка» мозга для обработки памяти – он используется для кодирования и извлечения воспоминаний.
Так что же мы знаем о нашей рабочей лошадке памяти? Гиппокамп имеет самую высокую плотность возбуждающих синапсов в головном мозге. Это виртуальный улей активности, который включается при каждом событии. Как мы объясним позже, гиппокамп в подростковом мозге «суперзаряжен» по сравнению с мозгом взрослого.
Связь гиппокампа с памятью была признана около шестидесяти лет назад благодаря непредвиденным последствиям одной радикальной операции на головном мозге. Эта операция была выполнена в 1953 году. Пациентом был двадцатисемилетний мужчина из штата Коннектикут, который, вплоть до своей смерти несколько лет назад, было известен только по своим инициалам – Х. М.
Ему сделали экспериментальную операцию, пытаясь излечить его от частых и тяжелых эпилептических припадков. Эпилепсия Х. М. была настолько инвалидизирующей, что он не мог работать даже на заводе. Когда Йельский нейрохирург Вильям Бичер Сковилл удалил Х. М. большую часть медиальной височной доли, которая была причиной его припадков, операцию признали успешной. Удалив мозговую ткань, отвечающую за припадки, Сковилл резко сократил их частоту и тяжесть. Однако он удалил и большую часть гиппокампа. (То, что гиппокамп очень важен для формирования памяти, было в то время неизвестно; случай Х. М. пролил много света на эту тему.)
Когда Х. М. очнулся после операции, стало ясно: хотя его припадки в целом ушли, также ушла и его способность превращать краткосрочные воспоминания в долгосрочные. Х. М. мог вспоминать свое прошлое – все, что было до операции, но всю оставшуюся жизнь он не имел долгосрочной памяти и не мог вспомнить то, что с ним случилось, что он сказал, или сделал, или о чем думал, или что чувствовал, или кого он встречал в последующие после операции десятилетия. Потеря памяти Х. М., как это часто бывает в истории науки, стала прорывом в неврологии. Впервые исследователи могли указать на конкретную область мозга (височную долю) и структуру мозга (гиппокамп) как на местонахождение человеческой памяти.
Рядом с гиппокампом, в другой части лимбической системы, под височной долей, расположена еще одна ключевая структура мозга – миндалина, которая участвует в сексуальном и эмоциональном поведении. Она очень чувствительна к гормонам, например к половым гормонам и адреналину. Это в некотором роде месторасположение гнева, и когда во время экспериментов у животных стимулировали миндалину, они становились буйными. Лимбическую систему можно рассматривать как своего рода «перекресток» мозга, где объединяются эмоции и опыт.
Немного необузданная и чрезмерно энергичная незрелая миндалина, как полагают, играет важную роль во взрывном поведении подростков. Это частично объясняет истерики, с которыми сталкиваются родители, когда говорят «нет» своим детям. Соедините эту незрелую миндалину с «малосвязанной» лобной долей подростка, и у вас получится «коктейль» для потенциальной катастрофы.
Например, шестнадцатилетний пациент моей коллеги настолько разозлился, когда родители сказали ему, что вождение было привилегией (до которой он еще не дорос), а не правом, что он украл у них ключи от машины и рванул из дома. Однако он уехал не слишком далеко. Он забыл, что дверь гаража закрыта, и врезался прямо в нее.
Один из моих коллег, у которого было три взрослых дочери, также сказал мне, что у него в запасе есть «страшные подростковые истории»: «Как-то во время уик-энда мы уехали из дома, и «пара друзей» превратилась в вечеринку, которая вышла из под контроля. Был совершен налет на наш винный погреб, небольшое ДТП с нашей украденной выпивкой в багажнике и, может быть, пирсинг в пупке (о котором я узнал только годы спустя). Но все хорошо, что хорошо кончается».