В 1924 году при вскрытии мозга Анатоля Франса была зафиксирована масса 1017 граммов. Тремя десятилетиями ранее аналогичная процедура в отношении мозга Ивана Тургенева показала 2012 граммов. Разница составляет практически 1000 граммов.

Однако творческий потенциал обоих писателей сопоставим. Оба признаны классиками мировой литературы. Оба оставили наследие, которое изучают и которым восхищаются до сих пор.

Это наблюдение ставит принципиальный вопрос: если размер мозга не определяет интеллект, то какие факторы действительно имеют решающее значение для когнитивного развития?

Согласно антропологическим данным, масса головного мозга взрослого человека подвержена значительным индивидуальным вариациям. Средние показатели составляют: у женщин — от 1200 до 1300 граммов, у мужчин — от 1300 до 1400 граммов.

Однако эти цифры не следует воспринимать как диагностические критерии умственных способностей. Диапазон индивидуальных отклонений простирается от 900 до 2850 граммов. При этом минимальные значения массы (900 г) не коррелируют с нарушениями социального поведения или психологического статуса.

Более значимым фактором, нежели абсолютная масса мозга, является пропорциональное соотношение объема мозга и тела. У человека данное соотношение составляет 1:8, что рассматривается как оптимальное для реализации высших когнитивных функций.

У высших приматов (орангутанов, горилл) это соотношение существенно ниже. Как отмечает М. Газзанига, тело этих животных значительно превышает размеры, соответствующие массе их мозга, что служит одной из причин ограниченности их интеллектуального потенциала. К тому же и геометрия центральной нервной системы у них «недотягивает» до человеческой.

Принципиальное значение имеет геометрия центральной нервной системы. Вертикальная ориентация нервной оси (головного и спинного мозга) является специфически человеческой характеристикой, возникшей в процессе антропогенеза. Именно эта особенность позволила обозначить первобытных людей как Homo erectus (человек прямоходящий).

Как отмечает Л. Фестингер, прямохождение, несмотря на связанные с ним адаптационные издержки (снижение скорости передвижения, сужение родового канала), обеспечило высвобождение верхних конечностей. Это создало предпосылки для активной предметно-преобразовательной деятельности и, в конечном счете, для развития языковой способности. Д. Эверест, современный антрополог и лингвист, утверждает: язык, которым пользуются люди, не предопределен генетически. Человек изобрел его и тем самым обусловил возникновение «зияющей пропасти» между собой и всеми другими биовидами.

Важно подчеркнуть: уровень интеллекта частично детерминирован наследственностью, однако в существенной мере определяется образом жизни и приобретаемым опытом. Активное обучение сопровождается увеличением числа межнейрональных связей, тогда как отсутствие когнитивной нагрузки ведет к обратному процессу.

Анатомические параметры мозга не исчерпывают проблемы его функциональной организации. Не менее значимым является вопрос о клеточном составе мозга и характере взаимодействия между нейронами.

Головной мозг человека содержит приблизительно 100 миллиардов нейронов. Если выстроить их в цепочку, можно добраться до Луны и вернуться обратно.

Однако вся кора — та часть мозга, которая ответственна за человеческое мышление и культуру, — содержит лишь 17 миллиардов нейронов. Остальные 83 миллиарда обслуживают нижележащие структуры.

Диаметр нейронов варьирует от 5 до 150 микрон. В процессе жизнедеятельности происходит естественная убыль нейронов, составляющая около 4 миллиардов, что в сравнении с общим количеством клеток является незначительной величиной.

Однако решающее значение для качества когнитивного функционирования имеет не абсолютное число нейронов, а характер и количество связей между ними. Именно этот принцип — «качество связей важнее количества клеток» — составляет суть современного понимания мозговой деятельности.

Каждый нейрон образует в среднем около 7 тысяч синаптических контактов (то есть точек соединения с другими нейронами). Именно синаптическая организация определяет когнитивный потенциал мозга, объем оперативной и долговременной памяти, скорость обработки информации.

Как образно характеризует данное явление М. Газзанига, нейронные сети представляют собой «тучу вооруженных отрядов, а не одинокого солдата, ожидающего приказания командира».

Принципиально значимым является тот факт, что нейронные сети не являются полносвязными. Если бы каждый нейрон соединялся со всеми остальными, при сферической форме мозга его диаметр достигал бы 20 километров. Для сравнения: это высота, на которой летают пассажирские самолеты. Такой объем просто не поместился бы в черепной коробке, а его энергопотребление превысило бы все мыслимые пределы.

Вместо этого эволюция реализовала стратегию формирования локальных специализированных сетей. Это обеспечивает как эффективность обработки информации, так и экономию энергетических ресурсов. Именно снижение связности между определенными отделами мозговой коры заставляет их специализироваться — создаются небольшие локальные сети, состоящие из соединенных между собой групп нейронов, которые выполняют специфические задачи.

Помимо нейронов, в состав нервной ткани входят глиальные клетки, количество которых в несколько раз превосходит число нейронов. Длительное время глии отводилась лишь вспомогательная функция — транспорт питательных веществ, поддержание ионного баланса, иммунная защита, обезвреживание болезнетворных микробов.

Однако современные исследования, в том числе работы Н.П. Бехтеревой, свидетельствуют об активной роли глиальных клеток в обеспечении межнейронных связей, процессах обучения и формирования долговременной памяти. Глия, образно определяемая как «умная глия», участвует также в регенерации поврежденных нервных волокон.

Если представить нейроны как города, а синапсы как дороги между ними, то нейроглия — это и строители, и дорожная полиция, и аварийная служба в одном лице. Она не просто соединяет города, но и поддерживает эти магистрали в рабочем состоянии, восстанавливает их при повреждениях и оптимизирует движение.

Указанные свойства делают нейроглию значимым компонентом нейропластичности — способности мозга перестраиваться, компенсировать повреждения и адаптироваться к новым условиям.

Организация межнейронных связей не была бы возможна без соответствующих нейродинамических механизмов, обеспечивающих передачу сигнала от одной клетки к другой.

Экспериментальные исследования Л. Гальвани, проведенные в XVIII веке, установили электрическую природу нервного импульса. В ходе эксперимента с препарированием лягушки он случайно обнаружил: лапка, зажатая металлическим пинцетом, начинает сокращаться под действием электрического тока.

Скорость распространения возбуждения по нервным волокнам составляет 60–100 метров в секунду — как у гоночного болида. Временной интервал синаптической передачи оценивается в 1/50 секунды — время, настолько малое, что сознание просто не способно его зафиксировать. Неудивительно, что в фольклорных представлениях мысль считается самым быстрым явлением в мире.

Несмотря на электрическую природу нервного импульса, связь между нейронами обеспечивается химическими процессами. Передача сигнала через синаптическую щель опосредуется специальными веществами — нейротрансмиттерами. Среди множества нейромедиаторов особое значение имеют два.

Дофамин. Продуцируется нейронами черной субстанции. Дефицит дофамина обусловливает развитие болезни Паркинсона, тогда как его избыток ассоциируется с психопатологическими состояниями, сходными с шизофренией. Дофамин играет существенную роль в формировании эйфорических состояний, что объясняет его вовлеченность в механизмы аддиктивного поведения.

Норадреналин. Синтезируется в структуре, обозначаемой как голубое пятно. Данный нейротрансмиттер инициирует эмоциональные реакции. Дефицит норадреналина коррелирует с депрессивными состояниями, тогда как его избыток — с хроническими стрессовыми расстройствами.

Функционирование нейротрансмиттерных систем демонстрирует принципиальное положение: психические процессы имеют биохимическую основу, а их нарушения могут рассматриваться как следствие дисбаланса соответствующих нейромедиаторов. Наша психика — это не метафизика. Это биохимия, управляемая нейронами и их посредниками.

Если нейроны — это города, а синапсы — дороги между ними, то проводящие пути — это транспортные магистрали, по которым движутся потоки информации.

В современной нейроморфологии выделяются три основных типа проводящих путей.

Проекционные пути. Это вертикальные магистрали, соединяющие кору с нижележащими структурами. Одни из них — афферентные — несут информацию от органов чувств в мозг. Другие — эфферентные — от мозга к периферии. Именно по этим путям сигналы от внешнего мира доходят до коры, а команды от коры — к исполнительным органам.

Ассоциативные пути. Это горизонтальные, дугообразные волокна, связывающие различные корковые зоны в пределах одного полушария. Благодаря ассоциативным волокнам формируются слухо-зрительные, зрительно-тактильные и другие межмодальные взаимодействия. Наряду с длинными (аксонными) ассоциативными путями существуют короткие (дендральные), соединяющие поля внутри одной анализаторной зоны.

Комиссуральные пути. Это межполушарные мосты, связывающие симметричные участки коры через мозолистое тело. Их созревание имеет критическое значение для формирования функциональной асимметрии полушарий и координации их совместной работы.

Для того чтобы информация путешествовала по этим магистралям быстро и без помех, проводящие пути должны быть покрыты специальной изоляцией — миелином. Миелин — это жировая оболочка, которая выполняет функцию изоляции и ускоряет проведение нервного импульса.

Процесс покрытия нервных волокон миелином называется миелинизацией. Он начинается в перинатальном периоде и продолжается в течение многих лет, завершаясь преимущественно к пубертатному возрасту (13–15 лет), согласно данным Д.А. Фарбер.

Созревание различных проводящих систем происходит не одновременно, а поэтапно — это явление называется гетерохронией.

Первый этап (от 2–3 месяцев до 3–4 лет жизни). Преимущественно созревают связи между первичными полями коры — корковыми концами анализаторов. Наиболее активно данный процесс протекает в возрастном интервале от 2–3 месяцев до 3–4 лет. К 2,5 годам основной объем этих связей достигает уровня, сопоставимого с уровнем взрослого человека (К. Прибрам). Это означает, что в возрасте двух-трех лет ребенок уже способен воспринимать сенсорную информацию почти так же эффективно, как и взрослый.

Второй этап (от 4 до 6–7 лет). В активное взаимодействие вступают связи между первичными и вторичными полями. На этом этапе формируется способность к предметному узнаванию и целенаправленным действиям. Это дошкольный возраст — время активного познания мира через действия с предметами.

Третий этап (от 7 до 15 лет). Созревают пути между третичными полями — зонами перекрытия различных участков коры. Данный процесс обусловливает развитие функций воображения, абстрактного мышления и произвольной регуляции деятельности. Это школьный возраст — время, когда активно формируется способность мыслить вне конкретных стимулов действительности.

У детей задержки миелинизации — причина многих проблем с обучением, речевыми нарушениями и поведенческими отклонениями. Именно незрелость проводящих путей, а не «лень» или «плохое воспитание», часто лежит в основе детских трудностей с речью, чтением и концентрацией внимания.

У взрослых механизм иной: функциональные нарушения связаны не с незрелостью проводящих путей, а с поражением уже сформировавшихся структур — например, вследствие инсульта или травмы.

Два разных механизма — два разных подхода к диагностике и коррекции. И знание этого факта меняет подход к воспитанию и обучению.

Подведем итог. Главный орган человеческого тела устроен по принципу «качество важнее количества». Не размер мозга, не число нейронов, а плотность, качество и эффективность связей между ними — вот что определяет наш интеллект, память и способность учиться.

Природа оказалась экономной: вместо бесконечного наращивания клеток она создала систему, где каждая клетка может взаимодействовать с тысячами других. Энергетические затраты на функционирование такой системы минимальны, а потенциал — практически безграничен.

И главный инструмент, который позволяет нам использовать эту систему на полную мощность, — обучение. Каждый новый навык, каждое новое знание создают новые связи между нейронами. Каждое забытое действие или невостребованное знание — ослабляет их.

Мозг, который учится, меняется. Мозг, который не учится, деградирует.

Выбор остается за каждым из нас.