В результате ДВП происходит усиление сходства между нейронами за счет изменения их электрохимического взаимодействия. На стороне передачи синапса увеличивается количество глутаминовой кислоты (возбуждающего нейромедиатора), вследствие чего на стороне приема происходят такие изменения, чтобы принять большее ее количество. Напряжение на стороне приема в состоянии покоя увеличивается, в результате притягивается больше глутаминовой кислоты. Если синаптическая связь между этими нейронами продолжает сохраняться, в работу вступают гены этих нейронов для создания инфраструктуры и укрепления этой связи.
Одним из наиболее важных элементов процессов нейропластичности и нейрогенеза является нейротрофический фактор мозга (BDNF, от англ. brain-derived neurotrophic factor) белок человека, кодируемый геном BDNF, способствующий росту клеток. BDNF помогает создать, вырастить и сохранить инфраструктуру клеточной сети. Сегодня это одна из наиболее актуальных областей исследования в нейрофизиологии, и более тысячи статей уже написаны об удивительных функциях данного белка. Многие даже называют его «чудом роста», так как при попадании в клетки он стимулирует их рост. Эта способность была наглядно продемонстрирована в эксперименте, в ходе которого исследователи распылили BDNF на нейроны в чашке Петри. И у нейронов появились новые отростки: подобное происходит в мозге в процессе обучения и развития.
Механизм действия BDNF бывает разным. Он может действовать внутри клетки и активировать гены, повышающие выработку белков, серотонина и даже BDNF. Он может присоединяться к рецепторам синапса, стимулируя поток ионов, что ведет к повышению напряжения и усилению способности образовывать синаптические связи между нейронами. В целом BDNF предотвращает отмирание клеток, повышает их жизнеспособность и скорость роста. Активизация BDNF происходит опосредованно с помощью глутаминовой кислоты. BDNF повышает выработку внутренних антиоксидантов и защитных белков, а также стимулирует процесс ДВП, лежащий в основе нейропластичности.
ДВП и BDNF работают в одной связке. Исследователи, изучающие функции мозга у разных животных, продемонстрировали, что стимулирование процесса ДВП посредством обучения способствует повышению уровня BDNF. Когда ученые снизили уровень BDNF, уменьшилась и способность мозга к ДВП.
Использование нейронных связей укрепляет их, а бездействие ослабляет. Старые связи, не поддерживающиеся за счет взаимодействия, распадаются.
Точно так же, как мозгу требуется механизм ДВП, усиливающий нейронные связи, чтобы сохранить способность помнить, ему нужен механизм, обеспечивающий забывание. Процесс, известный как долговременное ослабление, или долговременная депрессия (ДВД), помогает избавиться от вредных привычек. (Обратите внимание, что этот процесс никак не связан с эмоциональным состоянием под названием «депрессия».) Процесс ДВД способствует ослаблению нейронных связей, поддерживающих старые привычки. Ослабление старых нейронных связей обеспечивает большее количество доступных нейронов для формирования новых нейронных связей с помощью механизма ДВП.
Чтобы понять этот принцип, задумайтесь о том, что наличие у человека акцента зависит от возраста, в котором он учит язык. Если учить язык в возрасте 20–30 лет, скорее всего, у человека будет проявляться акцент, обусловленный влиянием родного языка. Если же учить иностранный язык в возрасте до 10 лет, то акцента может не быть совсем. При изучении иностранного языка во взрослом возрасте в мозге продолжают активироваться те же самые нейронные связи, которые сформировались для произношения определенных звуков, даже когда человек старается произносить другие, хотя и похожие звуки.
Чем больше человек общается с теми, у кого нет акцента, тем выше вероятность, что он также избавится от неправильного произношения. Например, мои родители выросли недалеко от Бостона. Через несколько лет после моего рождения семья переехала на запад. Постепенно у моих родителей пропал бостонский акцент – по мере того, как они общались с людьми, переехавшими на запад из разных уголков страны, или с теми, кто там вырос.
Изменения в мозге происходят гораздо быстрее, когда вы генерируете новые идеи, чем когда учите иностранный язык или стараетесь избавиться от акцента. Определенные участки мозга способны быстро обрабатывать и анализировать информацию, чтобы принятие решений не растянулось на часы или даже дни.
Открытие веретенообразных клеток (или веретенообразных нейронов) привлекло внимание к способности людей быстро принимать эффективные решения. Веретенообразные нейроны обнаруживаются в большом количестве в передней поясной коре мозга. Эти нейроны позволяют быстро передавать разноплановую информацию; подобного процесса не наблюдается ни у одного другого вида. Веретенообразные клетки обеспечивают уникальный интерфейс между мыслями и эмоциями. Они поддерживают способность человека длительное время сохранять концентрацию внимания и самоконтроль. Они обеспечивают гибкость принятия быстрых, но взвешенных решений в сложных эмоциональных ситуациях.
Однако функции веретенообразных клеток реализуются лишь при наличии определенной основы, которую необходимо создавать, постоянно получая новые знания и развивая новые навыки и способности. Принятие быстрых интуитивных решений возможно на основе интеграции информации из уже сформировавшихся нейронных сетей.
Веретенообразные клетки относятся к особому классу нейронов, отличающихся очень высокой скоростью передачи информации. В мозге человека этих клеток больше, чем у любых других биологических видов. Например, у человека их в тысячу раз больше, чем у его ближайших родственников – приматов. Многие исследователи считают это одной из причин способности человека принимать быстрые решения. Свое название клетки получили из-за веретенообразной формы, постепенно сужающейся на одном конце. Они почти в четыре раза больше остальных нейронов, и считается, что способность к высокой скорости передачи информации обеспечивается именно их крупным размером.
Местоположение веретенообразных нейронов и их взаимосвязь с областями социального мозга свидетельствуют об их важности для социальных отношений и контроля эмоций. Веретенообразные нейроны обладают синаптическими рецепторами дофамина, серотонина, вазопрессина, которые определяют эмоциональное состояние человека и его привязанности. Веретенообразные нейроны формируют связи между передней поясной корой и ОФК.
В передней части передней поясной коры содержится большое число веретенообразных нейронов, обеспечивающих связь между различными областями мозга и участвующих в формировании привязанностей и процессе социальной коммуникации.
Представим, что вы направляетесь в Новый Орлеан, чтобы провести там отпуск, и вдруг слышите по радио, что на город надвигается ураган «Катрина». Ваши веретенообразные нейроны тут же обрабатывают информацию, вы меняете маршрут и едете в Хьюстон. Когда добираетесь до города, вы узнаете, что несколько сотен человек, эвакуированных из-за урагана, были размещены на стадионе «Астродом». Вы решаете отложить отдых и поработать там волонтером на раздаче пищи. Это все – быстрые решения, принятые в сложной эмоциональной ситуации. Через несколько лет вы можете вспоминать об этом отпуске как об одном из наиболее значительных в вашей жизни.