Парадокс мудрости. Научное опровержение «старческого слабоумия». Революционный взгляд на мышление человека

​ То, что происходит с мозгом, происходит с умом

Теперь, когда мы покончили с этим несерьезным обзором вашего мозга в действии, отойдите и подумайте (снова вашим мозгом). Если деятельность, такая тривиальная, как повторяющаяся изо дня в день утренняя рутина или просмотр телевизора, требует столько ресурсов мозга, можете представить себе механизм мозга, который стоит за сложной профессиональной деятельностью врача или инженера, интеллектуальную лихорадку математика или игрока в шахматы или творческий подъем скрипача или танцора? Когнитивная неврология только начинает обращаться к этим вопросам, но больше невозможно думать или говорить об уме, не затрагивая мозг, или о мозге, не затрагивая ум.

Как типичный читатель этой книги, вы не являетесь ученым мозга, но вы – пользователь мозга, потребитель умственных способностей, так сказать. И существуют все шансы того, что вы не особенно интересовались внутренней деятельностью вашего мозга. Это любопытный феномен, и он касается всего тела человека, не только мозга. По иронии судьбы обычно большинство из нас не беспокоится о теле, пока оно оставляет нас в покое, не болит, не вызывает зуд или плохо функционирует и позволяет нам чувствовать себя хорошо. Если Джонни заразился гепатитом А из-за плохих устриц, он не пойдет к доктору, потому что уровень ферментов в его печени повышен и вирусные титры высокие; он идет, потому что чувствует себя больным и уставшим и потому что его лицо и глазные яблоки стали желтого цвета – не очень высоко-ценимое качество в сфере свиданий.

Хотя Джонни особенно не стремится к тому, чтобы узнать о внутренней деятельности своего тела, он соглашается с общим предположением, что то, как он себя чувствует, зависит среди прочего от состояния его печени, с которой приходится иметь дело, чтобы Джонни снова чувствовал себя хорошо и обрел снова желанный цвет лица. Но когда дело доходит до взаимосвязи «ум-мозг», кажется, что близость этой связи еще не просочилась в сознание общественности. Широкая публика только начинает воспринимать факт того, что любое нападение на мозг будет затрагивать ваш ум.

Но верно ли обратное? Можем ли мы улучшить качество ума посредством улучшения деятельности мозга? Если ответ на этот вопрос «да», тогда Джонни должен начать узнавать, как заботиться о своем мозге, так же как на протяжении нескольких последних десятилетий он воспринимал понятия о здоровом физическом образе жизни (несмотря на сырые устрицы). В этой книге я буду доказывать, что то, что происходит в чьем-либо мозгу, когда он стареет, в большей степени зависит от того, что он делает с ним в более молодом возрасте. Я также буду доказывать, что, может быть, возможно улучшить чей-либо мозг даже в пожилом возрасте. Я буду обсуждать, как это происходит в повседневной жизни и что может быть сделано, чтобы выполнить это лучше, более структурированным образом.

Однако прежде всего нам необходимо понять естественные процессы, происходящие в мозге на протяжении жизни. «Периоды ума» или периоды мозга – это, конечно, метафора, но не такая уж притянутая за уши. Мозг и ум проходят через этапы развития в течение всей продолжительности жизни. Как времена года, периоды ума не разделены четкими абсолютными границами, а переходят постепенно и плавно один в другой. Поэтому любая попытка связать эти границы с четкой хронологией является скорее условной, чем реальной биологической последовательностью. Как смена времен года может варьироваться в зависимости от года (раннее лето в один год, поздняя весна в другой), также четкое хронометрирование перехода от одного «периода ума» к следующему в некоторой степени варьируется от одного человека к другому. Чтобы еще более усложнить вопрос, не все аспекты ума и мозга переходят через этапы развития одновременно. Это значит, что то, насколько четко вы устанавливаете границы между этапами, зависит в большой степени от вашего выбора критериев. В отличие от четырех времен года, обычно говорят о трех периодах мозга: развитие, зрелость и старение.

​ Развивающийся мозг

Первый период, период развития, это период, когда формируются основные когнитивные способности и навыки, который характеризуется поразительными изменениями, происходящими в мозге. Этот период начинается до того, как мы рождаемся, и длится до третьего десятка нашей жизни. Развитие мозга – это сложный и многогранный процесс. Он начинается с нейрогенеза, рождения нейронов, которые являются мозговыми клетками, непосредственно вовлеченными в обработку информации, и с их перемещения, нахождения собственного места в сложной организации мозга. В основном нейрогенез происходит во время периода беременности, отчасти в различное время для различных структур мозга. До недавнего времени считалось, что нейрогенез идет своим естественным ходом и длится до полной остановки в какой-то момент беременности и в первые годы жизни. К этому времени большая часть структур мозга приобретает свой распознаваемый размер. Сегодня мы знаем, однако, что нейрогенез продолжается на протяжении всей жизни, хотя и не так интенсивно, как в начальный период.

Так как нейроны рождаются и движутся к своему месторасположению в мозге, между нейронами начинают развиваться связи. Эти связи, которые имеют форму протрузий (бугорков), происходящих из нейронных тел, называются аксонами (или нейритами) и дендритами. Они начинают развиваться во время беременности, и дендриты начинают давать ростки благодаря процессу, называемому древовидным разветвлением. Этот процесс достигает своей кульминации в первые годы жизни.

Синапсы, крошечные границы контакта между дендридами и аксонами, образованные различными нейронами, необходимы для передачи информации между нейронами. Их образование называется синаптогенезом, и его длительность значительно варьируется в различных частях мозга. В зрительной зоне коры головного мозга, например, основная часть синаптогенеза завершается к концу первых лет жизни. В отличие от этого синаптогенез в предлобной зоне коры головного мозга продолжается в поздней юности и в ранней зрелости.

Создание нейронных структур дополняется устранением избыточных нейронов, дендридов и синапсов. Этот процесс, известный как удаление или апоптоз (или естественная смерть клетки), происходит после рождения и также обнаруживается в различные временные периоды для различных частей мозга, причем лобная зона головного мозга является последней. Удаление похоже на скульптурное искусство, это процесс, который великий скульптор Опост Роден описал как «устранение всего, что не подходит». Но удаление не беспорядочно, оно скорее результат усиления интенсивно использованных нейронных структур и освобождения тех структур, которые недоиспользованы или вообще не использовались. Эти конкурирующие процессы самоформирующегося мозга отчасти сродни естественному отбору, который был определен термином «нейронный дарвинизм», изобретенным Джеральдом Эйдельманом.

Нейроны не являются единственными клетками, обнаруженными в мозге. На самом деле они составляют только около одной трети всех клеток мозга. Остальные две трети составляют глиальные клетки, которые выполняют разнообразные поддерживающие функции и предстают в двух видах: астроглиоциты и олигодендроциты. В некий момент развития начинается процесс образования миелинового слоя нервного волокна: олигодендроциты начинают обволакивать длинные аксоны, образуя толстый защитный слой, называемый миелином. Миелин белого цвета, что дало начало термину «белое вещество» (состоящее из длинных проводящих путей, покрытых миелином), в противоположность серому веществу (состоящему из нейронов и коротких локальных проводящих путей, не покрытых миелином). Миелин способствует прохождению сигнала по аксону, значительно увеличивая и улучшая передачу информации внутри больших согласованных нейронных ансамблей. Значительное увеличение массы мозга в первые годы жизни в большей степени связано с образованием миелинового слоя. Структуры мозга не являются полностью функциональными до тех пор, пока аксоны, связывающие их, не изолированы миелином, и период образования миелинового слоя сильно варьируется от структуры к структуре. Как вы, вероятно, можете теперь догадаться, на образование миелинового слоя в лобной коре головного мозга требуется больше всего времени, которое продолжается в поздней юности и в ранней зрелости, возможно, вплоть до тридцатилетнего возраста. Объем лобной доли и в особенности предлобной коры головного мозга продолжает расти, по крайней мере, до возраста восемнадцати лет и, возможно, дольше, и этот рост отражает постоянное увеличение белого вещества.

Этот короткий обзор показывает, что развитие мозга – это взаимодействие многочисленных процессов, происходящих в различных точках шкалы времени. Это время больших постоянных изменений в жизни мозга. Это также время больших постоянных изменений в жизни ума – время изучения и накопления основного запаса умственных навыков и знаний и в конечном счете время формирования нашей личности.

Вы, возможно, заметили, что лобные доли и в особенности предлобная кора головного мозга завершают свое биологическое созревание последними – только к раннему периоду зрелости, иногда в самом конце второго десятка и, возможно, даже в третьем десятке жизни. Современное общество действует на основе некоторых подразумеваемых или явных предположений о возрасте социальной зрелости. С социальной зрелостью мы ассоциируем возраст возникновения когнитивных и индивидуальных черт, таких как способность контролировать свои желания, предвидение и критическая самооценка. Как биологическое созревание лобных долей, эти черты «взрослого» достигают своей полной функциональности иногда в конце второго десятка или начале третьего десятка жизни. Неудивительно, что этот возраст был классифицирован в практически каждом современном обществе как переходный возраст от социальной незрелости к социальной зрелости. Это приблизительный возраст (плюс или минус несколько лет), когда вы готовы брать на себя целый ряд «взрослых» прав и обязанностей, таких как вождение, голосование, вступление в брак, покупка алкоголя, служба в вооруженных силах, и в конечном счете рассматриваться правовой системой как совершеннолетний, а не несовершеннолетний. Большинство людей не понимают, что причиной возникновения этих «взрослых» черт, вероятнее всего, является созревание лобных долей, мнение, которое разделяется всевозрастающим числом нейробиологов. Таким образом, многие нейробиологи считают завершение созревания лобных долей, в особенности образования миелинового слоя, переломным моментом между первым и вторым периодом мозга: стадией развития и стадией зрелости.

​ Зрелый мозг

Второй период, период зрелости, характеризуется меньшим нейронным потоком и большей стабильностью структур мозга. Это возраст продуктивной деятельности, когда акцент постепенно переносится с изучения мира на внесение своего вклада и формирование мира вокруг нас через нашу индивидуальную и профессиональную деятельность. Это самый в значительной степени изученный период ума и мозга. В действительности еще несколько десятилетий тому назад наше знание было ограничено этой стадией. Стандартные учебники по нейроанатомии, неврологии или нейропсихологии, а также десятки книг, написанных для широкой публики, посвящены главным образом этой стадии, поэтому нет смысла заново повторять здесь большую часть этого нормативного знания. Достаточно сказать, что в нашем стремлении к обобщениям мы трактовали зрелый мозг в довольно общих терминах. Это, бесспорно, полезная инициатива и разумная отправная точка для любого научного исследования, но только до определенного момента. В ходе внимательного прочитывания любого стандартного учебника вы не встретите каких-либо ссылок на тендерные различия в организации мозга, не говоря уже об индивидуальных различиях. Но такие различия действительно существуют, и только сейчас мы начинаем понимать их. С точки зрения общего взгляда на человечество, представленного смешанной структурой, мы движемся постепенно к пониманию нейронных основ индивидуальности.

​ Стареющий мозг

Затем наступает третий период, период старения. Что происходит с величественным механизмом мозга, в то время как мы движемся дальше по жизни? Насколько золотым является «золотой век»? Странно, но до относительно недавнего времени ученые не пытались задаваться этим вопросом. Сам Гиппократ опускал мозг из литании старческой скорби в своих «Афоризмах». По этому поводу ведущий нейробиолог в области старения Нафтали Раз заметил:

Однако мозг поражается при старении, даже при успешном, здоровом старении. Было бы странным, если бы этого не было, потому что, как любой другой орган, мозг является частью плоти. На протяжении последних нескольких десятилетий проводились всесторонние исследования с целью понять такие изменения, и сегодня мы имеем относительно полную картину того, что происходит со стареющим мозгом, даже когда процесс не обременен неврологическим заболеванием или слабоумием. Большая часть обсуждения этой проблемы, которое последует в этой главе, основывается на собственных исследованиях Нафтали Раза и его убедительных обзорах положения дел в области исследований старения мозга.

Некоторые из изменений, которые происходят, когда мозг стареет, являются общими. Как вес мозга, так и его объем уменьшаются приблизительно на два процента каждое десятилетие взрослой жизни. Желудочки мозга (полости, расположенные глубоко внутри мозга, содержащие спинномозговую жидкость) увеличиваются в размере. Бороздки (промежутки между извилинами мозга, похожие на грецкий орех, коркового плаща) становятся более выступающими. Все эти изменения говорят о небольшой атрофии или сокращении мозговой ткани как части нормального старения. Связи между нейронами становятся все более и более редкими (процесс, известный под названием «расщепление структуры»), и то же происходит с плотностью синапсов (участками передачи химического сигнала между нейронами). Кровоток мозга и поступление кислорода становятся менее обильными.

При старении поражается как серое, так и белое вещество. В белом веществе появляются маленькие очаговые поражения. Эти очаги поражения иногда на техническом языке рентгенологических исследований отображения магнитного резонанса называют гипернапряженностями. В большинстве случаев «гипернапряженности», ассоциируемые со старением, отражают сосудистые заболевания, но они могут также отражать демиелинизацию (разрушение миелинового слоя) проводящих путей. Они имеют тенденцию накапливаться с возрастом. Связь между этими очаговыми поражениями белого вещества и ухудшением познавательных способностей не является простой линейной, а скорее пороговой по своей природе. До некоторого момента они остаются доброкачественными, но как только их общий объем достигает некоторого уровня, когнитивные способности начинают ухудшаться. Некоторые ученые полагают, что белое вещество более восприимчиво к воздействию старения, чем серое вещество.

Рисунок 5. Карта областей мозга, поражаемых при старении. Чем темнее цвет, тем более восприимчивой является структура мозга к воздействию нормального старения.

На фоне таких глобальных изменений некоторые части мозга питаются лучше, чем другие. Ряд кортикальных и субкортикальных структур поражается, но в разной степени. В неокортексе классическое неврологическое правило «эволюции и разрушения», впервые выдвинутое Джоном Хьюлингом Джексоном, кажется, действует следующим образом: филогенетически (эволюционно) более молодые кортикальные подгруппы (которые развиваются только на более поздних стадиях «эволюции»), так называемые гетеромодальные ассоциативные зоны коры головного мозга, поражены в большей степени «разрушением» в связи со старением. Они включают нижневисочную, нижнетеменную и в особенности филогенетически более новую предлобную кору головного мозга. В отличие от них филогенетически более старые кортикальные подгруппы, которые включают области мозга, вовлеченные в получение необработанной сенсорной информации, и двигательная зона коры головного мозга поражаются менее всего. Предлобная зона коры головного мозга, подгруппа лобной доли, отвечающая за комплексное планирование и организацию сложных форм поведения во времени, поражается в большей степени старением.

Подобная связь существует между онтогенетическим (происходящим на протяжении всей жизни) развитием и распадом: структуры мозга, развивающиеся последними на стадиях роста организма, с возрастом первыми поддаются упадку. Оценивая относительную уязвимость различных структур мозга, гибель проводящих путей, идущих от и в такие структуры, особенно информативна. Поэтому хронология образования миелинового слоя проводящих путей есть полезный показатель развития и ухудшения. В этой связи чем больше времени требуется на миелинизацию проводящих путей, тем более восприимчивой является соответствующая структура к воздействию старения. Снова предлобная кора головного мозга выступает как самая уязвимая, особенно ее дорсолатеральная подгруппа. Изменения в лобных долях вызывают ухудшение как серого, так и белого вещества мозга, а также истощение основных нейротран-смиттеров (химических передатчиков, отвечающих за передачу импульсов между нейронами): допамином, норепинефрином и серотонином. Как это было в случае развития, гибель лобных долей служит переломным моментом между вторым и третьим периодом мозга, стадией зрелости и стадиями старения.

С внешней стороны неокортекса гиппокамп и миндалина только умеренно затронуты старением, совсем не так сильно, как лобные доли. Гиппокамп находится на внутренней стороне височной доли в каждом полушарии и важен в образовании новых воспоминаний. Миндалина (слово на греческом языке означает «миндаль»; отражая ее форму) находится прямо перед гиппокампом на внутренних сторонах височных долей, и она важна для опыта и выражения эмоций.

Интересно, что гиппокамп не затрагивается процессом старения в других видах млекопитающих, таких как обезьяны и грызуны. Это может быть просто случайным отличием, но также возможно, что эволюционное давление оказало честь человеческому мозгу и наделило его слегка разрушающимся гиппокампом. Какой могла бы быть природа такого эволюционного давления для тех из нас, кто безгранично верит в приспосабливающуюся природу эволюции (но достаточно благоразумных, чтобы не впасть в откровенную телеологическую точку зрения)? Просто в качестве праздного предположения, которое можно рассмотреть, это могло бы, вероятно, быть связано с тем фактом, что человеческие существа зависят от предварительно приобретенных когнитивных моделей гораздо сильнее, чем представители других биологических видов. Следовательно, стареющий человеческий мозг, в отличие от стареющего мозга обезьяны или грызуна, может извлекать пользу из того, что подавляет образование избыточной новой информации, которая тем или иным образом конкурирует с этими моделями.

Другим интересным открытием является разница в относительной уязвимости различных структур мозга при нормальном старении и при слабоумии. В отличие от нормального старения при болезни Альцгеймера гиппокамп и задний гетеромодальный неокортекс височной и теменной долей разрушаются быстрее, чем лобная доля. Таким образом, несоответствие между разрушением лобных долей и гиппокампа, очевидное на отображении магнитного резонанса стареющего мозга, может сказать нам, подвергается ли он процессу нормального старения или проявляет ранние признаки болезни Альцгеймера.

Гибель различных субкортикальных структур, как правило, следует тому же джексоновскому принципу «эволюции и разрушения». Базальные ганглии и мозжечок (оба важны для различных аспектов регуляции моторики) умеренно поражаются, как и средний мозг. Варолиев мост (область мозга, отвечающая за основное возбуждение) и покровная структура (или перемычка) (первый участок обработки сенсорной информации внутри мозга) кажутся очень мало или совсем непораженными.

Как эти кардинальные изменения в анатомии мозга передаются в изменениях деятельности мозга, в когнитивных изменениях? И снова были проведены многочисленные исследования, тщательно документирующие неблагоприятные психические изменения, которые сопутствуют нормальному старению. Из них явствует, что общая скорость психических процессов ухудшается, как и сенсорных функций (способность получать входные данные о внешнем физическом мире). В частности, функции, зависящие от лобных долей головного мозга, нарушаются. Они включают психическое замедление, ухудшение способности концентрации внимания или привычных спонтанных реакций на ситуации. Они также включают «оперативную память», неточный термин, используемый большинством ученых для ссылки на способность удерживать в уме определенную информацию, в то время как он вовлечен в некоторый когнитивный процесс, для которого эта информация уместна. Было обнаружено также, что другая функция лобных долей, умственная гибкость (способность переключаться с одного психического процесса на другой и с одного состояния психики на другое), ухудшается со старением.

Некоторые виды внимания также ухудшаются, в особенности избирательное внимание (способность выбирать наиболее яркие события в окружающей среде и концентрироваться на них) и распределенное внимание (способность переключать внимание взад и вперед при выполнении нескольких видов деятельности, возникающих параллельно). Память также не щадится. Это в особенности касается способности запоминать новые факты (семантическая память) и формировать воспоминания об отдельных событиях (эпизодическая память). На самом деле эрозия запоминания нового является одним из самых ранних проявлений когнитивного старения.

​ Нестареющий мозг

Это внушающее страх длительное перечисление неблагоприятных когнитивных изменений было документально подтверждено посредством проведения различных лабораторных нейропсихологических тестов и сравнения их характеристик в возрастных группах. Несомненно, когнитивные бедствия идут параллельно с морфологическими и биохимическими бедствиями мозга, и все это выглядит как очень плохие новости.

Но более тщательное рассмотрение стареющей когнитивной функции приводит к выводу о том, что новости не такие плохие, как могут казаться. Одно приводящее в замешательство явление не ускользнуло от внимания многочисленных ученых. Несмотря на это многообразное, хорошо документально подтвержденное неврологическое и когнитивное ухудшение, очень распространенным для пожилых людей является совершенно компетентное выполнение задач в реальных жизненных ситуациях, как в повседневной жизни, так и на работе. Это часто включает исполнение профессиональных и управленческих обязанностей очень высокого уровня и даже совершение подвигов мирового значения художественной и научной креативности, а также искусное управление государством.

Ученые, как правило, упоминают об этой загадочной способности как о «когнитивном опыте», и ее механизмы на протяжении многих лет остаются неясными. Изучение этих механизмов будет одним из центральных вопросов этой книги. Итак, встретившись с плохими новостями, теперь пора рассмотреть хорошие новости старения! Этот загадочный когнитивный опыт, имеющий поразительную способность противостоять непрошеному воздействию старения, резонирует двумя другими чертами, которые высоко ценятся и обычно ассоциируются со зрелым возрастом: компетентность и мудрость.

Здесь, по-видимому, есть парадокс. И так как когнитивный опыт, компетенция и мудрость являются не внечерепными явлениями, парящими над нашими головами как ореол святого, а скорее настоящими продуктами нашего мозга, этот парадокс становится вопросом нейробиологии, вопросом для нейробиолога, который должен решить его. В предстоящих главах мы будем рассматривать явления мудрости и компетентности, а затем перейдем к обзору их неврального механизма. Но для начала давайте рассмотрим парадокс сам по себе и посмотрим, как неоспоримые когнитивные способности могут поддерживаться мозгом, затронутым старением и нейроэрозией. Для этой цели мы рассмотрим жизни нескольких исторических деятелей из различных сфер человеческого успеха.