Сегодня всем известно, что обучение обусловлено сложной сетью связей, возникающих между клетками мозга, или нейронами. Наш мозг состоит из огромного числа нейронов – их количество оценивается в 14–20 млрд. Однако процесс обучения обеспечивают не нейроны. Эту задачу выполняет синапс. Чтобы понять, что такое синапс, представьте длинный, червеобразный отросток, выходящий из нейрона округлой формы. Некоторые из синапсов (аксоны) передают сигнал от одного нейрона к другому, в то время как другие (дендриты) выполняют обратную функцию – принимают сигналы от других нейронов. Неважно, каков ваш возраст – один день или 60 лет, – процесс обучения происходит совершенно одинаково. Один нейрон посылает сигнал через свой передающий синапс, а нейрон, расположенный в другой части вашего мозга, улавливает этот сигнал с помощью принимающего синапса. На протяжении человеческой жизни каждый нейрон формирует десятки тысяч таких синаптических связей с другими нейронами, и с каждой новой связью человек усваивает один новый фрагмент информации.
Однако, несмотря на научную точность этих объяснений, они не дают нам полного понимания процесса научения. Определение синапса как центра научения не позволяет ответить на вышеприведенные четыре вопроса, а только меняет их формулировку. Теперь они звучат следующим образом:
• Каково предельное число возникающих синаптических связей, если таковое существует?
• Почему одни связи возникают легко, а другие – мучительно сложно?
• Происходит ли с возрастом замедление процесса формирования синаптических связей?
• В каком участке мозга возникает наибольшее количество синаптических связей у взрослого человека?
Чтобы ответить на эти вопросы, нам придется опуститься на один уровень и рассмотреть фактор, который управляет активацией синапса, а именно – ваши гены.
Недавно ученые разработали технологию картографирования генома человека, и это уже принесло множество полезных результатов – достаточно вспомнить генную терапию и генетический скрининг, – но в нашем случае наибольший интерес представляет открытие того факта, что именно гены выполняют основную работу в процессе научения. Ген – это определенный участок молекулы ДНК, отвечающий, как оказалось, за производство белков. У человека есть приблизительно 30 000 генов, и в каждом из них закодирован «рецепт» определенного белка. В последнее время появился целый ряд метафор, объясняющих основную функцию гена – это и чертеж, и система хранения, и язык – но нам больше всего подходит его сравнение с выключателем. Итак, представьте себе ген в виде выключателя с двумя положениями: включено и выключено. Когда он находится в положении «включено», клетка покорно вырабатывает белок в соответствии с кодом, заложенным в гене, что вызывает последующую цепную реакцию включений и выключений. Белок, произведенный первым геном, сигнализирует второму гену, что он должен включиться и начать производить свой белок, что в свою очередь заставляет другой ген выключиться и прекратить производство белка, и так до бесконечности.
Этот каскад включений и выключений сообщает каждой клетке тела о том, чем она является – клеткой руки или кожного покрова – и что ей делать в этом качестве. Когда речь идет о мозге человека, это означает, что гены не только управляют первоначальным развитием и подключением нейронов до вашего рождения, но и во взрослом состоянии выступают в роли активных сил, определяющих, какой из ваших синапсов будет работать, когда и насколько часто. Или, проще говоря, синаптическая связь между нейронами возникает только по «указанию» ваших генов. Мэтт Ридли в своей книге «Природа и воспитание» (Nature via Nurture) так описывает этот процесс: «Прямо сейчас где-то в вашей голове включается ген, чтобы серия белков могла приступить к работе по изменению синапсов между клетками вашего мозга, чтобы, начиная с этой минуты, чтение данного абзаца ассоциировалось у вас с запахом кофе, проникающим из кухни».
Другими словами, то, чему вы можете научиться, а чему нет, определяется вашими генами.
Это вовсе не значит, что мы должны забыть о таком факторе обучения, как опыт. Напротив, опыт, или «воспитание», играет важную роль в определении того, какие нейроны должны активизироваться, а какие нет. У крыс, которых выращивали в клетках с большим количеством стимулирующих приспособлений – множеством колес и лабиринтов – формировалось гораздо больше синаптических связей, чем у крыс, содержащихся в пустых клетках.
Однако это также не означает, что гены определяют то, как и чему мы учимся на основании опыта. Например, каким бы опытом вы ни обладали, вы никогда не научитесь так же хорошо различать запахи, как крыса. Почему? Потому что природа наделила крыс 1036 обонятельными рецепторными генами, тогда как у человека их всего только 347. Точно так же, как бы мы ни старались обучить обезьян человеческому языку, они никогда не будут говорить, как мы. Почему? Потому что, несмотря на то, что геном человека и обезьяны совпадают на 98,5 %, в области генома, тесно связанного с овладением языком, гены обезьян отличаются от наших на 15 %. Несколько видов обезьян могут достаточно неплохо освоить язык жестов, но, когда дело касается синтаксиса и грамматики, у них просто нет необходимых для этого генов.
В известном смысле это позволяет нам определять различные биологические виды по тому, что им позволяют изучить их гены. То же самое можно сказать о людях. Ваши гены совпадают с моими на 99,9 %, и это объясняет, почему мы оба можем научиться говорить, делать умозаключения, испытывать угрызения совести, горевать и убирать машину с подъездной дорожки к дому. Однако 0,1 % различия между нашими генами – вовсе не пустяк. Когда речь идет о мозге, то это незначительное различие приводит к тому, что несколько моих генов остаются в положении «включено», в то время как ваши уже выключены. А это означает не только то, что при рождении подключение нейронов в вашем мозге происходит немного иначе, чем в моем, но и то, что по мере взросления ваш мозг будет учиться не так, как мой.
Если вам кажется, что я слишком быстро перехожу от генов к таким сложным понятиям, как личность и обучение, то давайте обратимся к примеру, снова взятому из книги «Природа и воспитание». Каждый человек обладает геном, который контролирует выработку белка под названием BDNF. Этот белок действует в качестве своего рода «удобрения, способствующего росту нейронов». У небольшого числа людей наблюдается незначительная мутация этого гена (если вас интересуют подробности, то в этом случае 192-ю позицию в гене занимает аденин, в то время как у большинства людей это гуанин), в результате чего происходит выработка совершенно другого белка. Изучение личностных профилей показало, что люди с мутировавшим геном отличаются гораздо меньшей подавленностью, застенчивостью, тревожностью и уязвимостью по сравнению с людьми, обладающими стандартным геном, а также получают большее количество баллов при прохождении тестов памяти.
