Усвоенное неиспользование

Тауб стал пионером в сфере наук о нервной системе, объединив лучшее из того, что было в прежней неврологии и бихевиоризме, очистив его от некоторых наиболее схоластических идей. На самом деле, это был тот сплав наук, появление которого предвидел Иван Павлов — основатель бихевиоризма, который (хотя это известно немногим) в последние годы своей работы пытался интегрировать свои открытия в науку о мозге и даже утверждал, что мозг пластичен[86]. Как это ни странно, но бихевиоризм по-своему подготовил Тауба к совершению важных открытий в области нейропластичности. В связи с тем, что бихевиористов не интересовала структура мозга, они, в отличие от большинства неврологов, не делали выводов о том, что мозг неспособен к изменениям. Многие из них считали, что могут научить животное делать практически все, что угодно, и хотя они не говорили о «нейропластичности», но верили в пластичность поведения.

Тауб активно занялся проведением дальнейших экспериментов с использованием деафферентации. Он предположил, что если нарушить афферентные пути на двух руках обезьяны, то вскоре она сможет двигать обеими, потому что ей придется выживать в новых условиях. Он провел такой эксперимент, и действительно обезьяны начали двигать обеими руками.

Подобный результат выглядел парадоксальным: при деафферентации одной руки подопытное животное не могло ею двигать. В случае деафферентации двух рук обезьяна могла пользоваться обеими!

Затем Тауб провел операцию по деафферентации всего позвоночника, чтобы в теле обезьяны не осталось ни одного спинального рефлекса и она не могла получать сенсорную информацию ни от одной конечности. Тем не менее обезьяна продолжала ими пользоваться. Рефлексологическая теория Шеррингтона рассыпалась в прах.

Чуть позже на Тауба сошло еще одно озарение, благодаря которому произошли важные изменения в подходе к лечению инсульта. Он выдвинул предположение, что причина, по которой при деафферентации одной руки обезьяна ее не использует, заключается в том, что она привыкает не использовать ее в течение послеоперационного периода, когда спинной мозг находится в состоянии «спинального шока» после хирургического вмешательства.

Спинальный шок может длиться от двух до шести месяцев, и в это время активация нейронов затруднена. В течение этих месяцев животное, находящееся в состоянии шока, многократно пытается двигать деафферентированной рукой, но терпит неудачу. Не получая позитивного подкрепления, животное прекращает свои попытки и начинает пользоваться здоровой рукой, чтобы накормить себя, получая позитивное подкрепление каждый раз, когда оно достигает успеха. Таким образом, двигательная карта для деафферентированной руки — включающая в себя программы для общих движений руки — начинает ослабевать и атрофироваться в соответствии с принципом пластичности «не использовать — значит потерять». Тауб назвал это явление «усвоенным неиспользованием». Он предположил, что обезьяны, у которых были деафферентированы обе руки, продолжали их применять, поскольку у них не было возможности сравнить и узнать, что они плохо действуют. Обезьянам приходилось двигать руками ради собственного выживания.

Однако Тауб считал, что пока еще у него есть только косвенные доказательства новой теории, поэтому он провел серию оригинальных экспериментов, в ходе которых пытался помешать обезьянам «усвоить» неиспользование. В одном из них он деафферентировал руку обезьяны, но затем, вместо того, чтобы накладывать поддерживающую повязку на здоровую руку, наложил ее на прооперированную руку. Благодаря этому обезьяна не могла «усвоить», что ею нельзя пользоваться в течение периода спинального шока. И действительно, когда три месяца спустя — гораздо позже времени исчезновения шока — он снял ограничивающую движения повязку, исследуемая им обезьяна вскоре начала использовать деафферентированную руку. Затем Тауб провел еще исследования, дабы оценить возможность преодоления «усвоенного неиспользования» с помощью обучения животных.

Потом он занялся проверкой того, можно ли избавиться от усвоенного неиспользования через несколько лет после его возникновения, для чего заставлял обезьяну действовать деафферентированной рукой. Ему удалось добиться положительных сдвигов, которые сохранялись до конца жизни обезьяны. Теперь у Тауба была «животная модель» последствий инсульта (при котором происходит нарушение передачи нервных сигналов и утрата подвижности конечностей), а также модель способа решения этой проблемы.

Сделанные Таубом открытия вроде бы означали, что люди, перенесшие инсульт (или другие виды повреждений мозга) недавно или много лет назад, могут страдать от усвоенного неиспользования. Он знал, что мозг некоторых пациентов, получивших минимальные повреждения, входит в состояние, эквивалентное спинальному шоку, — «кортикальный шок», который может длиться несколько месяцев. В течение этого периода любая попытка двигать рукой заканчивается неудачей, что может приводить к усвоенному неиспользованию.

Перенесшие инсульт пациенты с обширным повреждением мозга в двигательной области не могут выздороветь долгое время, а когда это происходит, то речь идет только о частичном излечении. Тауб сделал вывод, что лечение инсульта должно быть ориентировано на работу с обширным повреждением мозга и усвоенным неиспользованием. Учитывая, что усвоенное неиспользование может препятствовать возможному выздоровлению пациента, только его первоначальное устранение создает для пациента реальные возможности возвращения в нормальное состояние. Тауб считал, что даже после инсульта в нервной системе больного могут сохраняться программы движения. Таким образом, для восстановления двигательных способностей людей необходимо было проделать с ними то же самое, что и с обезьянами: ограничить использование здоровой конечности и заставить двигать поврежденной.

Еще в начале своей работы с обезьянами Тауб усвоил один важный урок. Если он просто предлагал им вознаграждение за использование поврежденной руки при попытке взять еду — у обезьян не наблюдалось никакого прогресса. Тогда он воспользовался другим методом, называемым «формированием условных рефлексов», который позволяет формировать поведение поэтапно, продвигаясь вперед очень маленькими шагами. В этом случае деафферентированное животное получало вознаграждение не только за успешную попытку дотянуться до еды, но и за то, что совершало даже незначительное движение в ее сторону.