Синапсы – основа обучения и памяти
Мозг человека содержит от 80 до 120 млрд нейронов – это больше, чем звезд в нашей галактике. Средний нейрон человеческого мозга имеет от 1 000 до 10 000 синапсов или контактов с соседними нейронами. Они образуют переплетённые системы, в которых обрабатывается информация. Синапсы – это соединения между нейронами, большинство из которых передаёт электрические импульсы следующей клетке химическим путём. Для запоминания, какой-либо информации, в мозге формируется энграмма (след памяти) – путь электрического импульса по тысячам последовательно соединенных нейронов. Прокладывая новые пути электрический сигнал должен «перепрыгнуть» через щель синапса для образования новых связей между нейронами. В первый раз, ему трудно пройти эту дорогу, но по мере обучения, когда сигнал преодолевает синапс снова и снова, связи становятся шире и прочнее, то есть растёт число синапсов и связей между нейронами. Так образуются нейронные микросети, в которые встраиваются новые знания. Эту способность мозга называют нейропластичностью [1]. Именно число микросетей в мозгу, а не его объём или масса, имеют определяющее влияние на то, что мы называем интеллектом. Когда мы учимся, мы меняем работу мозга, прокладывая новые пути для электрических импульсов. Восприятие, мышление, переживание, ощущение и любые поступки – всё оставляет следы в нашей памяти. Мозг учится всегда, он не умеет одного – не учиться.
На рисунке 1 представлен двухлетний период развития мозга. Отметим, что развитие нейронных микросетей всегда идёт по уникальному пути, так как стимулируется индивидуальными переживаниями и опытом.
Нейронные микросети меняются на протяжении всей жизни человека. Наш мозг хранит в себе огромные ресурсы нейропластичности. Но для продуктивной работы ему нужны новые впечатления, новые задачи, новая информация. Однотипные ежедневные действия формируют шаблонное поведение (привычку), при котором используются и укрепляются одни и те же нейронные связи. Также установлено, что одной из причин снижения умственных способностей с возрастом, является истощение дендритов, через которые проходят импульсы от нейрона к нейрону. Если их постоянно не стимулировать, то они атрофируются, теряя способность к проводимости, словно мышцы без физической нагрузки.
Для поддержания мозга в хорошей форме мы должны постоянно изучать что-то новое, а не просто повторно использовать навыки, которыми овладели в совершенстве. То, как на нас влияет среда обитания и сложность решаемых задач, можно понять по следующему эксперименту с крысами. Одних зверьков посадили в пустую лабораторную клетку, а других в клетку, оснащённую различными предметами и лесенками. Ниже на рисунке 2 мы видим, как разная обстановка отразилась на развитии нейронов. Посмотрите на количество ответвлений у нейрона, который был стимулирован более сложной средой обитания. У этих животных клетки работали более активно, образовывались все более сложные структуры. Именно поэтому окружающая среда так важна.
Ещё одной причиной снижения умственной работоспособности выступает процесс отмирания нервных клеток, который происходит незаметно для человека. Однако нейронные микросети продолжают функционировать без видимых изменений, при отмирании до 70% нервных клеток. Но начиная с этого момента, функциональность начинает резко снижаться и при отмирании 85% клеток она всё ещё до некоторой степени сохраняется. Когда же более 90% нейронов разрушено, сеть функционирует совсем слабо, и скоро её работа прекращается совсем.
Известно, что в головном мозге взрослого человека новые нейроны не вырастают, за исключением единственной части мозга – гиппокамп. Именно здесь процесс появления новых нервных клеток происходит на протяжении всей нашей жизни. Но факт их появления ещё ничего не даёт. Необходимо, чтобы новые нейроны объединились в сеть с уже существующими, иначе они через несколько недель умирают.
Как происходит процесс встраивания? С помощью экспериментов доказано, что включение, вновь образованных нервных клеток, в сеть происходит благодаря виду деятельности для которого они созданы – обучению. Однако, учиться нужно отнюдь не чему-то простому: вновь образовавшиеся нервные клетки нуждаются в действительно серьёзной нагрузке, в сложных задачах. Повторения имеющихся знаний недостаточно для их сохранения, необходимо обучать их чему-то действительно трудному. Здесь необходимы задания, при которых надо выбирать линию поведения в определённых обстоятельствах, на основании постоянно поступающих данных различного рода и в соответствии со знаниями, приобретёнными в прошлом.
В качестве итога отметим, что умственный упадок протекает тем дольше, чем с большей высоты начинается падение. Для того чтобы всегда оставаться на высоте и не терять высокой умственной работоспособности, мозг необходимо тренировать. Умственная тренировка – обучение новому – происходит сама собой, когда человек прилагает умственные усилия. Это происходит каждый раз, когда мы активно действуем в окружающем мире. В частности, когда мы постоянно имеем дело с другими людьми: оценивая ситуацию, принимая решения и действуя при этом, постоянно сопоставляя свои действия с действиями других. Именно это – жизнь во всём её многообразии – поддерживает жизнь наших нервных клеток, которые только что народились.
Кроме того, стоит отметить, что мозг способен меняться, без внешнего воздействия, под властью тех мыслей, которыми он наполнен. К примеру, читая книгу, вы участвуете в процессе влиянии психики одного человека на психику другого посредством языка. В процессе этого влияния мозг постоянно изменяется, возникают новые мысли и в буквальном смысле создаётся новый человек.
Продолжение здесь.
____________________________________________________________________________________________
[1] Нейропластичность определяется как свойство человеческого мозга, заключающееся в возможности изменяться под действием опыта, а также восстанавливать утраченные связи после повреждения или в качестве ответа на внешние воздействия. Кроме появления новых нервных клеток к этому феномену относят возникновение или разрушение синаптических связей и функциональную перестройку отдельных областей мозга.