Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Примерно так выглядит гомункул

В нашем головном мозге отделы коры, отвечающие за движения и ощущения в теле, расположены в прямом смысле бок о бок. Они разделены довольно глубокой центральной бороздой, отделяющей лобную долю от теменной. Спереди от борозды расположена первичная моторная кора — она контролирует наши движения; сзади — соматосенсорная, которая получает от тела обратную связь и затем отправляет ее к моторной коре. Вдоль двух узких полосок находятся различные участки, которые, как и у животных, организованы топографически, представляя собой карту ощущений и движений тела.

Исследуя своих пациентов, Пенфилд обратил внимание на то, что карта нашего тела в коре больших полушарий мало похожа на то, как мы видим себя в зеркале. Во-первых, тело человека в коре как бы перевернуто: ближе к макушке расположены участки, управляющие движениями ног, затем чуть ниже появляются участки, управляющие руками: предплечьями, ладонями и отдельными пальцами, а еще ниже расположены участки, отвечающие за движения лицом, ртом и языком. Сзади параллельно и в том же порядке идут зоны коры, отвечающие за чувствительность в этих частях тела. Вторая необычная особенность кортикального гомункула заключается в том, что карта тела в коре совершенно не соответствует пропорциям нашего тела в действительности. Зоны, отвечающие за лицо и кисти рук, чрезвычайно увеличены по сравнению с зонами, отвечающими за все остальное тело.

Если вдуматься, у такой диспропорции в представлениях коры о нашем теле есть определенный смысл: лицо и кисти рук — это одни из самых важных зон в повседневной жизни человека. Лицо и рот служат не только воротами в наш организм (и обратно), пока мы дышим, глотаем, жуем и облизываемся, чихаем и кашляем. Помимо этого, нос, рот, гортань и несколько полостей внутри головы образуют тот самый речевой аппарат, с помощью которого мы разговариваем. Чтобы четко и без запинки выговорить «Клара у Карла украла кораллы», нужно поистине виртуозное владение мышцами речевого аппарата. Чтобы четко говорить с приемлемой скоростью, нужно тщательно координировать мельчайшие движения и делать это чрезвычайно быстро. Опять-таки, чтобы написать или напечатать ту же самую скороговорку, а также продеть нитку в иголку, завязать шнурки или съесть тарелку риса китайскими палочками, понадобится уже тонкая моторика рук. С другой стороны, когда нам нужно двигать ногами или корпусом, такая филигранная и точно скоординированная работа мускулатуры не нужна, поэтому подвижность и чувствительность этих зон (как и их представленность в коре больших полушарий) намного скромнее.

Зоны мозга, отвечающие за лицо и руки, сильно увеличены по сравнению с другими зонами.

В дальнейшем оказалось, что двигательный ответ на электрическую стимуляцию первичной моторной коры зависит от длительности воздействия. Короткие импульсы длительностью около 1/20 секунды обычно вызывали короткие сокращения отдельных мускулов. Однако если продолжать стимулировать участок коры, ответ становится куда более сложным и неоднозначным. Скажем, если стимулировать определенный участок полсекунды, можно вызвать сложное движение, которое не просто затрагивает несколько мышц, но и зачастую задействует несколько частей тела, например руку и лицо (когда обезьяна будто бы брала что-то невидимое из воздуха, подносила к лицу и открывала рот, чтобы съесть, или поднимала руку и строила угрожающую гримасу, словно защищаясь от чего-то).

Простое соответствие между нейронами в моторной коре и частями нашего тела оказалось не таким уж простым.

Можно сказать, что карта нашего тела в первичной моторной и соматосенсорной коре — это не просто карта биотопов нашего тела, когда на определенном участке либо «растет лес» (кодируются движения рукой), либо «простирается степь» (кодируются движения лица). Скорее это что-то вроде карты народов, которые предпочитают селиться рядом со своими, но могут перемешиваться с соседями. Где-то этнос живет изолированно: в этой области длительная электрическая стимуляция запускает движение только пальцев руки, только движение ногой и т. д. Чем ближе к центральной борозде, разделяющей соматосенсорную и моторную кору, тем больше «мультикультурность»: в некоторых участках непосредственно вблизи от борозды можно запустить программу движений, охватывающую практически все части тела [2].

Гомункул оказался очень необычным и наглядным, но все-таки излишне упрощенным представлением того, как устроена связь между корой головного мозга и телом. Тем не менее он верно отражает две важные закономерности. Во-первых, в коре головного мозга сверху расположены участки, контролирующие нижнюю часть тела, а внизу — те, что контролируют рот и лицо, расположенные выше всего, то есть карта нашего тела «нарисована» вверх тормашками. Во-вторых, в этой карте есть очевидная диспропорция: огромные области внутри мозга заняты управлением сравнительно небольших по размеру частей — рук и лица, — которые играют чрезвычайно важную роль в нашей повседневной жизни и общении с другими. Тем не менее участки коры вдоль центральной борозды с расположившимся там гомункулом — далеко не единственные отделы, напрямую связанные с движениями.

Если анализ информации от органов чувств начинается с первичной зрительной и слуховой коры, то в случае движений первичная моторная кора (ее еще сокращенно называют М1) — конечная станция двигательного планирования. Это и есть та двигательная полоска, от которой сигналы идут уже непосредственно к мотонейронам, управляющим отдельными мышечными волокнами. Первичная моторная кора, запускающая движения, — это узкий участок коры, идущий спереди вдоль центральной борозды, разделяющей лобную и теменную долю. Сзади от той же центральной борозды идет примерно такой же узкий участок, отвечающий за чувствительность нашего тела — соматосенсорная кора. И над М1 существует целая начальственная иерархия из структур двигательного контроля, которые занимаются тем, как соотнести наши хотелки и нужды с поведением, то есть как преобразовать наши высокие (или не очень) намерения в подходящую для этих целей последовательность мышечных сокращений.

Даже для того, чтобы намеренно не двигаться, мозг активирует отделы, отвечающие за контроль движений.

Например, если кто-то просит уступить ему место, вариантов может быть примерно три: встать и уступить место, отказаться вставать или же просто проигнорировать просьбу. Во всех трех случаях нужно реализовать ту или иную двигательную программу — напрячь мышцы ног и корпуса, чтобы встать, задействовать речевой аппарат (открыть рот и сказать «нет») или отвести взгляд и по возможности не подавать вида, что просьба вообще прозвучала. Даже для того, чтобы ничего не делать и никуда не двигаться, требуется работа отделов двигательного контроля — от принятия решения до его последствий (мозг обязательно отслеживает, к чему привела та или иная реакция, чтобы использовать это в будущем).