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

«Основные игроки», принимающие активное участие в двигательном контроле, и распределение обязанностей между ними

Спереди от М1 есть два отдела, связанные с планированием движений, — премоторная и дополнительная моторная кора. Если стимулировать эти отделы, то, вместо того чтобы сразу двигаться, пациент почувствует острое желание пошевелиться. И только если продолжить стимуляцию, намерение будет выполнено, и мышцы придут в движение [1]. Во время стимуляции пациенты чувствуют неодолимое желание выполнить определенное действие — схватить какой-нибудь (не важно, какой) объект в поле зрения или согнуть и подвинуть ногу под себя. Пациенты прекрасно осознают, что именно они хотят сделать, но никак не могут контролировать или подавить это желание до тех пор, пока не закончится стимуляция.

Премоторная кора помогает нам не падать, даже когда мы стоим на «качающейся» поверхности.

Дополнительная моторная кора участвует в планировании и организации последовательностей движений; кроме того, она нужна для того, чтобы вовремя остановить привычные автоматические действия, которые человек машинально выполняет в определенной ситуации, и сделать взамен что-то другое [3]. Если дополнительная моторная кора начеку, скорее всего, у нас получится заскочить в ремонт обуви или химчистку по дороге домой, даже если мы бываем там крайне редко. Если дополнительная моторная кора «проспит», автопилот доведет нас до дома, и только там мы вспомним о костюме и туфлях, которые собирались забрать по пути домой.

Премоторная кора наиболее активна непосредственно перед тем, как M1 запустит команду двигаться: она собирает информацию о том, куда именно сейчас будет направлено движение и как расположено наше тело относительно цели. Скажем, если нам нужно перешагнуть с пирса на борт лодки, которая немного покачивается на волнах, премоторная кора поможет не промахнуться мимо борта лодки и не потерять равновесие, когда мы сделаем шаг над водой.

Хотя в коре полушарий головного мозга есть всего три отдела со словом «моторный» — первичная моторная, премоторная и дополнительная моторная кора, — на самом деле контроль наших действий задействует практически все отделы новой коры. Чтобы совершать целенаправленные действия, нужно понимать, в каком положении находятся отдельные части тела, куда и как их необходимо переместить и каким образом это можно сделать. Дальше нам зачастую приходится держать весь план действий в голове и следить за тем, не поменялось ли чего, — в этом случае план нужно скорректировать под новую ситуацию [4]. Одной моторной корой в таком случае не обойдешься.

При стимуляции разных зон мозга, отвечающих за движение, пациенты описывают возникшее желание двигаться по-разному.

Тем не менее в мозге есть еще одна зона, связанная с движением и двигательным планированием самым непосредственным образом, — ассоциативная соматосенсорная кора в верхней теменной дольке. Если проводить электрическую стимуляцию этой зоны, пациенты также сообщают о субъективном желании двигаться, однако в этом случае они описывали это желание совершенно иначе, чем во время стимуляции премоторной и дополнительной моторной коры. Во-первых, у пациентов не было ощущения, что это неодолимое и неконтролируемое желание, во-вторых, они обычно не могли толком объяснить, какое именно движение хотят совершить. Самое интересное, что, когда исследователи увеличивали силу и продолжительность стимуляции, пациенты все равно оставались неподвижными, но при этом были уверены, что уже совершили движение. Фактически во время стимуляции задних отделов теменной коры пациенты испытывали иллюзорные движения!

Вероятно, в теменной доле расположены отделы, контролирующие выполнение движений и сопоставляющие их с обратной связью от тела [1]. Теменная доля хорошо подготовлена для выполнения таких задач: в ассоциативную теменную кору поступает зрительная информация о том, где расположены интересующие нас объекты относительно текущего положения в пространстве, а расположенная рядом верхняя теменная долька получает тактильную информацию от первичной соматосенсорной коры. На основе этой информации формируется внутренний образ тела; у пациентов с повреждениями в этой зоне наблюдаются большие проблемы с восприятием своего тела — вплоть до того, что человек вообще перестает воспринимать определенные части тела как собственные [4]. В неврологии это называется нарушениями схемы тела.

Кора головного мозга контролирует сложные тонкие движения, необходимые для речи и письма. Для кашля и чихания, смеха или плача существуют зоны в стволе мозга, контролирующие эти жизненно важные движения, а кора здесь играет малозаметную роль, если играет вообще. Вероятно, именно поэтому такие действия невозможно выполнять по собственной воле [26] В некоторой степени мы все-таки можем влиять на эти процессы, например, подавить желание покашлять или, наоборот, покашлять специально. — Прим. науч. ред. : моторная кора просто не может вмешаться в процессы, которыми управляет ствол мозга, ведь такие произвольные вмешательства в жизненно важные процессы могут обернуться большими неприятностями [3].

Кора головного мозга управляет речью, а вот кашель она может разве что подавить, но не запустить — здесь вступает в игру ствол мозга.

Все началось с того, что в 1964 году Ганс Гельмут Корнхубер [27] Немецкий невролог и нейрофизиолог. — Прим. ред. и его аспирант Людер Дике [28] Немецкий невролог и нейрофизиолог. — Прим. ред. захотели исследовать что-то более интересное, чем пассивные реакции мозга на стимулы [5]. Они решили посмотреть, как выглядят записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у добровольцев, совершающих произвольные движения. Чтобы избежать помех, участники сидели неподвижно, шевелить им разрешалось только кистью руки. Усреднив множество таких записей, ученые обнаружили на записях ЭЭГ потенциалы готовности — небольшие сдвиги напряжения электрического поля к отрицательным значениям уже за секунду (!) до того, как человек сделает движение.

У потенциала готовности две фазы. Ранняя фаза более слабая, начинается за 1–1,5 секунды до движения, проявляется в области дополнительной моторной и поясной моторной коры, где движения планируются. Поздняя, более заметная, возникает примерно за полсекунды до самого мышечного сокращения в первичной моторной коре, запускающей движение.

В 1980-х годах Бенджамин Либет [29] Американский ученый-нейробиолог в области человеческого сознания. — Прим. ред. решил узнать, как соотносится потенциал готовности с сознательным решением человека совершить определенное действие. Чтобы максимально точно засечь время решения, Либет просил добровольцев смотреть на специальный циферблат с точкой, которая совершала полный оборот за 2,56 секунды. Добровольцы должны были ждать, когда у них возникнет спонтанное желание шевельнуть рукой, и максимально точно запомнить положение точки в этот момент. Затем время на часах сравнивали с записями ЭЭГ и электрической активностью в мышцах.