Нейропластичность и нейрогенез: почему человек круче компьютера

Представьте себе: вы запускаете на компьютере современную игру, а видеокарта сама становится мощнее. Или сгорел жёсткий диск — и его функции берёт на себя материнская плата. Грубый пример, но очевидно, что компьютеру такая задача не по силам. А мозг такое может. Эти два свойства называют нейропластичностью и нейрогенезом.

Нейропластичность — способность мозга изменяться. Не только функционально, но и структурно: например, после травмы неповреждённые части мозга могут взять на себя функции пострадавших участков.

Нейрогенез — способность мозга создавать новые клетки. Это свойство работает в течение всей жизни человека. Одно из первых исследований провели в 1998 году. Учёные рассматривали ткани мозга пациентов, которые при жизни принимали специфический препарат. Он отмечает ДНК в определённой фазе — репликации. Исследование показало, что генезис, или зарождение клеток, происходит в мозгу человека, где потенциал самообновления сохраняется на протяжении всей жизни. Хорошая новость: нервные клетки восстанавливаются.

Нейропластичность и нейрогенез доказаны. Это свидетельствует о том, что мы действительно можем прокачать мозг. А в итоге — улучшить качество жизни и достижений.

Как изменяется мозг и что общего у таксистов, космонавтов и жонглёров

Стать водителем кеба в Лондоне — нетривиальная задача. Обучение занимает несколько лет: за это время водитель изучает не только улицы, но и дома города, а также учится прокладывать маршрут без навигатора. Одно из требований — знать планировку Лондона в радиусе шести миль от вокзала Чаринг-Кросс.

Учёные провели исследование среди людей со средним IQ — тех, кто только учится на таксиста, и тех, кто уже получил лицензию. Таксистам делали МРТ — и выяснили, что у квалифицированных кебменов избирательно увеличился объём серого вещества в заднем гиппокампе. Испытуемые лучше запоминали сведения о Лондоне, но при этом хуже усваивали определённые типы новой визуальной информации. Учёные предполагают, что за приобретение столь подробных пространственных знаний пришлось заплатить уменьшением объёма переднего гиппокампа.

После длительного пребывания в космосе мозг космонавтов тоже меняется: из-за необычных физических условий он смещается вверх внутри черепа. Ещё исследователи обнаружили, что в белом веществе происходят микроструктурные изменения, которые связывают сенсомоторные области. Мозг учится координации в невесомости и адаптирует к этому свою структуру, проявляет нейропластичность.

Попасть в космос удаётся немногим, а вот жонглирование вполне доступно. И здесь учёные констатируют, что обучение каскадному жонглированию тремя мячами связано с «переходящим и высокоизбирательным увеличением серого вещества головного мозга в затылочно-височной коре». Выяснилось, что изменение структуры мозга из-за жонглирования происходит через семь дней.

Все три истории связывает одно: это ситуации, с которыми мы не сталкиваемся в повседневной жизни. Чем больше нетривиальных задач мы ставим своему мозгу, тем мощнее он ставится.

Банальные советы, как повысить эффективность мозга

Если бы вам предложили написать эту статью, вы бы предположили: чтобы прокачать мозг, нужно учиться новому, вести здоровый образ жизни и заниматься спортом. И были бы правы. Учёные ничего лучше пока не придумали — зато детально исследовали эти процессы и выяснили, как именно они работают.

В 2013 году опубликовали исследование: более двух тысяч мужчин были под присмотром учёных почти тридцать (!) лет — со среднего до пожилого возраста. Те, кто придерживался здорового образа жизни, на 60% реже испытывали когнитивные нарушения и страдали деменцией. Под здоровым образом жизни подразумевали отказ от курения, поддержание рекомендованного индекса массы тела, регулярные физические упражнения, низкое употребление алкоголя, а также присутствие в рационе клетчатки — фруктов и овощей.

Ещё учёным удалось установить, что даже самые простые, но регулярные физические нагрузки и упражнения помогают улучшить память, настроение и когнитивные функции, а также повысить пластичность мозга и развить способности к обучению. Более того, физические упражнения стимулируют нейрогенез и увеличивают гиппокамп. Однако слишком усердствовать не стоит: экстремальные нагрузки нарушают ряд метаболических процессов и приводят к ухудшению когнитивных функций.

К базовому набору прокачки мышления обычно относят изучение иностранных языков, игру на музыкальных инструментах, прослушивание «непривычной» классической музыки, освоение новых профессий.

Но упражнения для ума могут быть менее трудозатратными и не требовать так много времени. Американский нейробиолог Лоренс Кац на основе научных исследований составил свою программу упражнений для мозга и написал об этом книгу. Основной принцип — выйти за рутинные задачи и заставить работать те связи в мозгу, что в обычной жизни не используются. Мозг откликается на любые изменения: другую мелодию на будильнике, новые ароматы в доме. Попробуйте писать левой рукой, если вы правша, переверните вверх ногами календарь и фотографии на рабочем столе. Заварите себе чай вместо кофе — это тоже даёт эффект.

Сидишь в своём компьюктере — становишься умнее

Отдельно расскажем про видеоигры: их влияние на мозг интересует учёных настолько, что те изучают не только сами игры, но и исследования игр — занимаются метаанализом. В 2017 году учёные опубликовали обширный обзор: они собрали исследования с 1992, когда вышел первый Mortal Kombat, по 2016 год. Вот ряд улучшений, которые они наблюдали у тех, кто уделяет время играм:

• улучшение восходящего и нисходящего внимания (используется при зрительном поиске);

• оптимизация ресурсов внимания;

• интеграция внимания и сенсомоторных областей — способность мозга объединять и обрабатывать информацию от разных органов чувств;

• улучшение избирательного и периферического зрения.

Но в этом же метаанализе указано, что видеоигры влияют на систему вознаграждения и могут вызывать зависимость. При этом учёные отмечают разницу между профессиональными геймерами и игроманами: у первых такой зависимости не наблюдается.

Также авторы считают, что требуется изучать влияние не только видеоигр в целом, но и отдельных жанров. К тому же эффект, который они оказывают на разные гендерные и возрастные группы, может различаться. Исследовать предстоит ещё много, поэтому воспринимать видеоигры как волшебную таблетку без побочных эффектов не стоит.

Помогут ли таблетки и стимуляторы

Самый известный и относительно безопасный стимулятор — это кофе и содержащийся в нём кофеин. Сейчас учёные сходятся во мнении, что кофеин в дозировке до 300–400 мг в сутки безопасен для здорового человека.

Биохакеры считают, что ноотропы стимулируют умственную деятельность, активизируют когнитивные функции, улучшают память и увеличивают способность к обучению. Ноотропы в России — это препараты, которые активируют обмен веществ в мозге. При этом в большинстве стран ноотропы не используются как лекарственные средства вовсе.

Глицин — один из самых известных в России ноотропов для увеличения работоспособности. Однако эффективность глицина как «улучшателя» памяти или внимания доказать не удалось: даже в очень высоких дозировках он не оказывает такого эффекта.

Употребление БАДов с точки зрения доказательной медицины видится сомнительным: канадские исследователи провели метаанализ 113 медицинских работ и пришли к выводу о бесполезности приёма БАДов: они никак не влияют на показатели смертности и профилактику сердечно-сосудистых заболеваний. Исключением тут учёные называют фолиевую кислоту. Добавки не считаются лекарствами, а значит, не проходят клинических испытаний. Поэтому чёткой картины воздействия БАДов на организм нет.

Главный совет: любое применение препаратов и БАДов согласуйте с врачом, который сможет учесть ваши потребности и особенности организма.

Как помогает мозгу развитие технологий

Воздействовать на мозг пробовали не только таблетками и упражнениями, но и лазерами, а также электричеством. Многие из этих методов, пусть и малоприменимые за пределами лабораторий, давали положительные результаты.

В конце 2022 года опубликовали исследование о воздействии лазера на правую префронтальную кору. Его провели учёные из Великобритании, Китая и США. После воздействия светом определённой длины волны кратковременная память испытуемых улучшилась. Это зафиксировали с помощью электроэнцефалографии: после «просветки» люди выполняли задания, а их мозговую активность отслеживали. Но пока неясно, как долго сохраняется эффект от такой стимуляции.

Ещё один опыт — транскраниальная электрическая стимуляция мозга пожилых людей. Участников эксперимента в течение 20 минут на протяжении четырёх дней стимулировали переменным током. В итоге их память — и кратковременная, и долговременная — улучшилась на целый месяц.

Один из громких проектов по прокачке человеческого мозга — Neuralink, основанный Илоном Маском. Компания разрабатывает чип, который будет передавать сигналы мозга по Bluetooth и управлять компьютерами и смартфонами. То есть реализуется интерфейс «мозг — компьютер».

Подобные интерфейсы уже существуют — в основном как часть программ реабилитации: с их помощью люди управляют протезами или коммуницируют с окружающим миром. Системы интерфейсов «мозг — позвоночник» уже позволяют людям с параличом управлять собственным телом. Например, мужчина из Нидерландов благодаря цифровому мосту снова смог двигаться.

Илон Маск и его Neuralink получили разрешение Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) на проведение первого клинического испытания на человеке. Потенциальный успех этой разработки невольно рождает мысли о новой массовой «прокачке» мозга за счёт потенциальной коллаборации с искусственным интеллектом.