аспирантуре Висконсинского университета и работал с афроамериканской женщиной с повреждениями мозга, которая неожиданно выздоровела. «Рената» — так он ее называет была изнасилована в Центральном парке в Нью-Йорке и брошена там умирать. В результате нападения кислород не поступал в мозг так долго, что это вызвало повреждение мозга от гипоксии (смерть нервных клеток из-за недостатка кислорода). Когда Графман впервые увидел ее, с момента нападения прошло пять лет, и врачи от нее уже отказались. Ее двигательная кора была повреждена настолько сильно, что Рената могла передвигаться с очень большим трудом и превратилась в инвалида, прикованного к инвалидной коляске, а ее мышцы атрофировались. Обследовавшие Ренату специалисты считали, что у нее может быть поврежден гиппокамп; у Ренаты были серьезнее проблемы с памятью, и она читала с большим трудом. С момента нападения ее жизнь покатилась под откос. Она не могла работать и растеряла всех друзей. Считается, что таким пациентам, как Рената, помочь нельзя, поскольку повреждение от гипоксии затрагивает значительную часть мозговых тканей, а многие клиницисты уверены в том, что после отмирания тканей восстановление мозга невозможно.
Тем не менее группа, в которой работал Графман, начала проводить с Ренатой интенсивные тренировки (подобные программам физической реабилитации, которые обычно используются в первые недели после получения повреждений). Графман ранее занимался исследованиями памяти и кое-что знал о реабилитации, поэтому он задумался над тем, что может произойти, если соединить эти две области. Он предложил давать Ренате упражнения на развитие памяти, навыков чтения и мышления. Графман и не подозревал, какую пользу похожая программа принесла отцу Пола Бач-и-Риты за двадцать лет до этого.
Рената начала больше двигаться и стала более общительной, у нее повысилась способность концентрироваться, думать и запоминать повседневные события. В конце концов она смогла вернуться в школу, получила работу и снова стала частью этого мира. Несмотря на то что ей не удалось достичь полного выздоровления, Графман был поражен ее успехами и говорил, что примененное лечение «настолько повысило качество ее жизни, что это было просто потрясающе».
Чем выше интеллект, тем лучше мозг реорганизует себя
Служба в ВСС США прервала учебу Графмана в аспирантуре. Взамен он получил звание капитана и должность руководителя «Исследования повреждений головы». Работая в этом направлении, он во второй раз столкнулся с пластичностью мозга. Поскольку солдаты находятся лицом к полю боя, разлетающиеся после взрывов металлические осколки часто попадают в переднюю часть мозга и повреждают ткани лобных долей, которые координируют работу других частей мозга и помогают сознанию фокусироваться на главном моменте ситуации, формировать цели и принимать долгосрочные решения.
Графман хотел понять: какие факторы больше всего влияют на выздоровление после повреждений лобной доли. Он занялся изучением вопроса о том, как здоровье человека, его генетика, социальное положение и ум до повреждения позволяют прогнозировать его шансы на выздоровление.
В армии все в обязательном порядке проходят «Квалификационный тест для поступления на военную службу» (приблизительно соответствующий тесту на определение уровня интеллекта), поэтому у Графмана была возможность изучать связь между уровнем IQ солдата до повреждения и после него. Он обнаружил, что независимо от размера раны и местоположения повреждения уровень интеллекта человека служит очень важным фактором прогнозирования того, насколько хорошо он будет восстанавливать утраченные функции мозга. Обладание более высокими когнитивными способностями — «лишним» интеллектом — помогало мозгу лучше компенсировать тяжелую травму. Данные, собранные Графманом, позволяли предположить, что высокоинтеллектуальные люди способны к более эффективной реорганизации своих когнитивных способностей для поддержки поврежденных областей.
Графман хотел исследовать возможности и пределы пластичности, определить продолжительность структурной реорганизации и выявить различные типы пластичности, если такие существуют. Он считал, что в связи с тем, что у людей с повреждениями мозга поражены разные области, которые уникальны для каждого пациента, пристальное внимание к индивидуальным случаям может принести больше результатов, чем большие групповые исследования.
Четыре типа пластичности
Графман исходил из представления, что мозг разделен на сектора, и в ходе его развития на каждый из них накладывается преимущественная ответственность за определенный вид психической деятельности. Сложные виды деятельности предполагают обязательное взаимодействие секторов. Когда мы читаем, значение слова сохраняется или «картируется» в одном секторе мозга; внешний вид букв — в другом, а его звуковой образ — в третьем. Каждый сектор тесно связан с другими, поэтому, когда мы вспоминаем слово, то можем его видеть, слышать и понимать. Нейроны разных секторов должны активироваться в одно и то же время, чтобы мы видели, слышали и понимали одновременно.
Правила хранения всей этой информации отражают принцип «не использовать — значит потерять». Чем чаще мы применяем слово, тем нам легче его найти. Даже пациенты с повреждением мозга в словесном секторе восстанавливают слова, которые они часто использовали до повреждения, — более успешно, чем слова, которыми они редко пользовались.
Графман считает, что в любой области мозга, выполняющей какое-либо действие, например хранение слов, главную роль в выполнении соответствующей задачи играют нейроны, расположенные в центре этой области. Нейроны, находящиеся на ее границах, задействованы в процессе в гораздо меньшей степени, поэтому соседние участки мозга соперничают друг с другом, чтобы пополнить свои «запасы» за счет таких пограничных нейронов. Победу в этом соревновании определяет повседневная деятельность человека. У работника почты, который ежедневно смотрит на адреса, написанные на конвертах, не задумываясь об их значении, нейроны на границе между зрительной областью и областью, связанной со значением слов, будут скорее задействованы в представлении «внешнего вида» слова. У лингвиста, интересующегося значениями слов, эти пограничные нейроны будут привлечены к представлению значения. Графман считает, что все, что известно нам о подобных пограничных областях по результатам сканирования мозга, указывает на то, что, реагируя на наши неотложные потребности, они могут быстро расширяться, увеличиваясь буквально за минуты.
Используя данные своих исследований, Графман определил четыре типа пластичности.
Первый — это «расширение карты», описанное выше, которое происходит, главным образом, на границах между областями мозга в результате повседневной деятельности.
Второй — «сенсорное перераспределение». Оно происходит в случае блокировки одного из чувств, как это бывает у слепых. Когда зрительная кора лишена нормальной входящей информации, она может получать новые информационные сигналы от других чувств, таких как осязание.
Третий — «компенсаторная замена», использующая тот факт, что в распоряжении нашего мозга есть не один, а несколько способов решения задачи. Для того чтобы перемещаться с места на место, некоторые люди используют визуальные указатели. Другие обладают сильным пространственным чувством, однако, утратив это чувство в результате поражения мозга, они тоже могут начать полагаться на указатели. До тех пор, пока ученые не признали существование нейропластичности, компенсаторная замена, или «альтернативные стратегии» (например, переключение людей с чтения на прослушивание аудиозаписей книг), была основным методом, который применяли для оказания помощи детям с проблемами в обучении.
Четвертый тип пластичности — «захват зеркальной области». Когда часть одного полушария не справляется со своей задачей, происходит адаптация такой же (зеркальной) области другого полушария, она берет на себя выполнение данной психической функции.
