Детство: «окно благоприятной возможности»
К моменту рождения человеческий мозг отнюдь не бывает полностью сформировавшимся. Он продолжает формироваться на протяжении всей жизни, причем наиболее интенсивное развитие приходится на детство. Дети рождаются с гораздо большим числом нейронов, чем сможет сохранить их зрелый мозг; в ходе процесса, известного как «удаление лишнего», мозг действительно избавляется от нейронных соединений, которые используются меньше, и образует прочные соединения в тех синаптических цепях, которые используются максимально. Процесс «удаления лишнего» в виде ненужных синапсов улучшает отношение сигнал—шум в головном мозге, устраняя причину «шума». Этот процесс происходит постоянно и быстро; образование синаптических соединений может быть вопросом часов или дней. Опыт, в особенности приобретаемый в детстве, ваяет мозг.
Классическое доказательство влияния опыта на развитие головного мозга представили лауреаты Нобелевской премии, неврологи Торстен Визел и Дэвид Хюбел. Они показали, что у кошек и обезьян в течение нескольких первых месяцев жизни существует период, имеющий решающее значение для развития синапсов, которые передают сигналы от глаз в зрительную кору, где эти сигналы интерпретируются. Если в течение этого периода оставить один глаз закрытым, то число синапсов, располагающихся между этим глазом и зрительной корой, сокращается, а число синапсов между открытым глазом и зрительной корой увеличивается. Если после завершения этого критического периода закрытый глаз снова открыть, то животное оказывается функционально слепым на этот глаз. Несмотря на то что с самим глазом все было в порядке, от него к зрительной коре шло слишком мало цепей, чтобы сигналы можно было интерпретировать.
У людей соответствующий критический период развития зрительного аппарата продолжается первые шесть лет жизни. Все это время нормальное зрение стимулирует образование исключительно сложного нервного контура системы зрительного восприятия, который начинается в глазу и кончается в зрительной зоне коры головного мозга. Если глаз ребенка закрыть повязкой всего на несколько недель, это вызовет заметное нарушение зрительной способности этого глаза. Если же в этот период один глаз ребенка закрыть на несколько месяцев, а потом повязку снять, то этим глазом он будет хуже различать мелкие детали.
Наглядной демонстрацией влияния опыта на развитие головного мозга стали исследования «богатых» и «бедных» крыс. «Богатые» крысы жили небольшими группами в клетках с множеством крысиных аттракционов, например, лесенками и «бегущими дорожками». «Бедные» крысы обитали в таких же клетках, но там было пусто и скучно, поскольку отсутствовали какие бы то ни было развлечения. За период, длившийся несколько месяцев, неокортексы «богатых» крыс сформировали гораздо более сложные сети синаптических цепей, обеспечивающих взаимное соединение нейронов, и в сравнении с ними нервный контур «бедных» крыс выглядел весьма реденьким. Различие было столь велико, что головной мозг «богатых» крыс даже оказался тяжелее и, что вероятно вполне оправданно, они проявляли гораздо большую сообразительность в поисках выхода из лабиринта, чем «бедные» крысы. Аналогичные эксперименты с обезьянами выявили те же различия между «богатыми» и «бедными» в смысле впечатлений, и тот же результат, несомненно, следует ожидать и у людей.