Активность мозга – это смесь всех этих ритмов, однако в зависимости от нашего состояния и действий одни из них проявляются сильнее, чем другие.
Десятилетний Остин Набер – чемпион мира по капстекингу среди детей. Он выполняет особую последовательность движений, за несколько секунд составляя и разбирая пирамиды из стаканчиков.
Наблюдая за действиями Остина, вы можете подумать, что его мозг перенапрягается, сжигая огромное количество энергии, чтобы с такой скоростью координировать такие точные действия. Решив это проверить, я измерил активность его мозга – и моего тоже – во время очного состязания по капстекингу. Под надзором доктора Хосе Луиса Контерос-Видаля на наши с Остином головы надели шапочки с электродами, предназначенные для измерения электрической активности массы нейронов внутри черепной коробки. Электроэнцефалограммы (ЭЭГ) позволяли сравнить усилия, которые прилагает мозг каждого из нас для выполнения задачи. Таким образом мы получали общее представление о том, что происходит у нас в головах.
Сначала Остин показал мне, как он это делает. Чтобы не потерпеть разгромное поражение от десятилетнего мальчика, я двадцать минут тренировался, после чего начался официальный поединок.
Мои усилия ни к чему не привели. Остин выиграл. Я едва преодолел восьмую часть пути, когда он победоносно завершил последнюю фигуру из стаканчиков.
Поражение было ожидаемым, но что показала ЭЭГ? Если Остин справляется с задачей в восемь раз быстрее меня, то логично предположить, что он тратит на это гораздо больше энергии, чем я. Но такое предположение не учитывает основное правило, которым руководствуется мозг, приобретая новые навыки. Как показала ЭЭГ, именно мой мозг, а не Остина, работал на повышенных оборотах, тратя огромное количество энергии на выполнение этой сложной, новой для меня задачи. Моя электроэнцефалограмма показала высокую амплитуду бета-ритма, который ассоциируется с логическим мышлением. У Остина, наоборот, наблюдалась высокая амплитуда альфа-ритма, хотя это состояние характерно для отдыхающего мозга. Несмотря на скорость и сложность действий Остина, его мозг оставался спокоен.
Сознательное мышление сжигает энергию. На нижнем снимке показаны карты активности ЭЭГ в моем мозгу (слева) и мозгу Остина (справа). Цвет указывает на амплитуду активности.
Талант Остина и скорость его действий являются конечным результатом физических изменений в его мозгу. За годы тренировок там сформировался особый рисунок физических связей. Искусство капстекинга отпечаталось в структуре нейронов. В результате на манипуляции со стаканчиками Остин теперь тратит меньше времени. Мой мозг, наоборот, всей своей мощью набрасывается на проблему. Я использую когнитивные программы общего назначения, а Остин превратил свое умение в специализированную когнитивную аппаратную часть.
Когда мы осваиваем новые навыки, они становятся физической структурой, опускаясь ниже уровня сознания. Некоторые люди называют это мышечной памятью, однако навыки хранятся вовсе не в мышцах; процедура капстекинга организуется в густых джунглях связей в мозгу Остина.
Освоенные навыки вписываются в микроструктуру мозга.
За годы занятий капстекингом изменилась мелкая структура нейронных сетей в мозгу Остина. Процедурная память – это долговременная память, в которой хранятся автоматические действия, такие как езда на велосипеде или завязывание шнурков. Для Остина капстекинг переместился в процедурную память, которая отпечатана в микроскопической структуре его мозга, и в результате его действия стали быстрыми и эффективными с точки зрения энергозатрат. Во время тренировок сигналы постоянно проходили по одним и тем же нейронным сетям, усиливая синапсы и таким образом встраивая навык в физическую структуру. Остин достиг такого совершенства, что мог с завязанными глазами безошибочно собирать и разбирать пирамиды из стаканчиков.
В моем случае при манипуляции стаканчиками мозг использовал медленные, потребляющие много энергии области, такие как префронтальная кора, теменная кора и мозжечок, – все они больше не нужны Остину для выполнения процедуры. На первых этапах обучения важная роль принадлежит мозжечку, который координирует последовательность движений, добиваясь точности и согласованности.
По мере того как навык фиксируется в структуре мозга, он опускается ниже уровня сознательного контроля. На этом этапе мы уже способны выполнять действие автоматически, не думая о нем, то есть без сознательного понимания. В некоторых случаях структуры, связанные с тем или иным навыком, становятся настолько глубокими, что образуются не только в головном мозге, но и в спинном. Подобное явление наблюдалось у кошек, у которых была удалена бо́льшая часть мозга, но они тем не менее могли нормально ходить в «беличьем колесе»: сложные программы, используемые при ходьбе, хранятся на нижнем уровне нервной системы.
Всю жизнь наш мозг перестраивается, чтобы сформировать нейронные сети для действий, которые мы выполняем, будь то ходьба, сёрфинг, жонглирование, плавание или управление автомобилем. Способность «прожигать» программы в своей структуре – это один из самых мощных инструментов мозга. Он может решить проблему сложного движения с минимальными затратами энергии, встраивая соответствующую сеть в свою структуру. Отпечатанные в структуре мозга, эти навыки выполняются без размышлений – без сознательных усилий, – что высвобождает ресурсы и позволяет сознанию воспринимать и решать другие задачи.
У этой автоматизации имеется следствие: новые навыки опускаются ниже границы сознательного доступа. Вы теряете доступ к сложным программам, выполняющимся скрытно, и поэтому точно не знаете, как вы делаете то, что делаете. Когда вы поднимаетесь по ступенькам лестницы, занятые разговором, то понятия не имеете, каким образом вычисляются десятки микроскопических сигналов, корректирующих положение тела или управляющих движением языка, который находится в непрерывном движении, помогая произвести правильные звуки. Это трудные задачи, успешно выполнить которые удается не всегда. Но ваши действия стали автоматическими и бессознательными – вы способны жить «на автопилоте». Многим знакомо это чувство: вы возвращаетесь домой с работы обычной дорогой и вдруг осознаете, что не помните, как доехали. Навыки управления автомобилем до такой степени автоматизировались, что вы ведете машину бессознательно. Сознание – та часть вас, которая пробуждается к жизни, когда вы просыпаетесь утром, – уже не водитель, а в лучшем случае пассажир.
Синапсы и обучение
Связи между нейронами называются синапсами. Именно здесь химические соединения, получившие название нейротрансмиттеров, передают сигналы между нейронами. Но синаптические связи не одинаковы по силе: в зависимости от истории и активности они могут усиливаться или ослабляться. С изменением силы синапсов изменяется и прохождение информации по нейронной сети. Если связь в достаточной степени ослабляется, она впоследствии еще больше слабеет и исчезает. При усилении от нее могут образоваться новые связи. Такая перестройка отчасти направляется системами вознаграждения, которые в случае удачных действий распространяют нейротрансмиттер под названием «дофамин». За сотни часов тренировок каждое успешное или неудачное движение перестраивало нейронные сети в мозгу Остина – очень медленно, почти незаметно.
У доведенных до автоматизма навыков есть одно любопытное следствие: попытка сознательного вмешательства обычно ухудшает результат. Приобретенное умение – даже самое сложное – лучше предоставить самому себе.
Возьмем, например, скалолаза Дина Поттера: вплоть до своей недавней гибели он взбирался на скалы без веревки и страховочного оборудования. Дин занимался скалолазанием с двенадцати лет. За годы тренировок необыкновенная точность движений отпечаталась в структуре связей его мозга. Карабкаясь на скалы, Дин рассчитывал на эти тренированные нейронные сети, в работу которых не вмешивается сознание. Контроль над своими действиями он полностью передавал бессознательному. При подъеме на скалы мозг Дина находился в состоянии, которое часто называют «потоковым», – именно в этом состоянии спортсмены в экстремальных видах спорта обычно показывают все, на что способны. Подобно многим другим, Дин переходил в это состояние, создавая опасную для жизни ситуацию. Никакой внутренний голос уже не вмешивался в его действия, и он мог опираться только на способности, отпечатанные в его мозгу годами упорных тренировок.
