Свое открытие Ян Шольц и его коллеги описывают в журнале Nature Neuroscience. Они поясняют: серое вещество в основном состоит из нервных клеток - нейронов, а связь между ними осуществляют их отростки - аксоны.
О том, что обучение сложным навыкам меняет структуру головного мозга и увеличивает серое вещество, ученые говорили и раньше. Однако Шольц доказал, что эти изменения носят более сложный, необратимый характер, причем наряду с серым увеличивается и белое вещество.
В Nature Neuroscience ученые рассказывают, как они проводили эксперимент на 24 добровольцах - мужчинах и женщинах. Исследователи с помощью магнитно-резонансной томографии сканировали головной мозг испытуемых, которые до этого в течение двух недель обучались жонглированию. Кроме того, Шольц исследовал работу мозга еще 24 человек, которые о жонглировании ничего не знали.
Как выяснилось, у участников эксперимента из-за постоянных нагрузок на отделы мозга, которые отвечают за координацию движения и обработку зрительной информации, количество белого вещества в этих областях увеличилось, так же как и серого. Но степень изменений у каждого из них была разной.
Эффект превзошёл все ожидания - количество белого вещества в теменной доле мозга жонглёров увеличилось в среднем на 5%. Эта область мозга отвечает за координацию. Учёные также подтвердили известный тезис о том, что важен не результат, а процесс - прирост белого вещества наблюдался у всех практиковавшихся вне зависимости от их реальных успехов в жонглировании.
В течение месяца с момента окончания опыта добровольцы воздерживались от упражнений в жонглировании, после чего снова прошли томографию. Приобретённые 5% сохранились нетронутыми, а кроме того, в большинстве случаев наблюдалось увеличение массы серого вещества. Это можно объяснить тем, что успех жонглирования зависит от сочетания скорости и координации движений - а за них отвечают как раз белое и серое вещество соответственно.
Шольц надеется, что его открытие в будущем ляжет в основу программы реабилитации людей, перенёсших черепно-мозговую травму. Дальнейшее же изучение того, как жонглирование и вообще сложные комплексы действий изменяют архитектуру мозга, может привести к разработке специальных лекарств, совершенствующих эти естественные способности.
"Если бы мы могли использовать подобные тренировки или аналогично работающие препараты для помощи пациентам в восстановлении участков мозга, это было бы просто великолепно", - заключает учёный в статье, опубликованной в Nature Neuroscience.
Как утверждает Шольц, изменения обоих типов нервных клеток необходимо для обучения навыку жонглирования. "Больше белого вещества, вероятно, означает, что вы сможете двигаться более быстро, однако для этого вам понадобятся дополнительные количества серого вещества, чтобы каждый раз фиксировать и корректировать положение собственных рук", - отметил он.
По прошествии четырех недель после тренировок ученые снова отсканировали головной мозг испытуемых. Оказалось, что зафиксированные изменения белого вещества сохранились, а серое вещество увеличилось у всех добровольцев без исключения. По мнению ученых, это означает, что если человек обучился какому-либо навыку, то он сохраняет его, даже не тренируясь.
"Это как кататься на велосипеде. Тренировки требуют много времени, однако, как только у вас начинает получаться, разучиться уже невозможно", - добавил Шольц.