Марк Дингман - Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах

Ощущение собственного тела в пространстве называется проприоцепцией, что дословно переводится как «принимающий от самого себя». Проводящие пути, которые передают мозгу осязательную информацию, также доносят до него сведения о положении тела в пространстве. Врачи определили, что Иэна настиг вирус, на который иммунная система откликнулась преувеличенно – и повредила необходимые для проприоцепции проводящие пути. Почему это произошло именно с Иэном, обойдя стороной миллионы других людей с такими же простудными заболеваниями, неясно.

Иэн больше не чувствует ничего ниже шеи. Большинство пациентов, сталкивающихся с данным состоянием, теряют способность ходить. Иэн же научился – благодаря исключительному упорству и силе воли – двигать мышцами с помощью зрения. Он не чувствует, где его ноги, но видит их. Глядя на ноги и пользуясь зрительной информацией о том, где они находятся, Иэн может двигать ими в нужном направлении. Это сложно и требует сосредоточенности, но Иэн настолько старательно тренировался, что почти вернулся к обычной жизни.

Случай Иэна показывает, насколько сложно устроена моторика. Для движения сигналы должны передаваться не только от мозга к мышцам. Самому мозгу также необходимо получать обратную связь, которая позволяет вносить миллионы поправок в движение. Благодаря этому человек двигается точно, но при этом плавно и естественно. Моторика, несмотря на ее внешнюю простоту, подразумевает сложную взаимосвязь между головным мозгом и частями тела.

Когда Поль Брока открыл предположительный «речевой центр», о котором мы говорили в Главе 4, нейробиологи XIX столетия бросились определять задачи остальных зон головного мозга. Прежде я уже упоминал, что современные нейробиологи отказываются воспринимать головной мозг как набор «центров» с определенными задачами: такой подход упрощает сложные процессы, которые позволяют мозгу работать в должном режиме. В то же время нельзя отрицать, что некоторые зоны головного мозга могут отвечать за что-то «по большей части» – особенно если речь идет об относительно бесхитростном чувственном восприятии и двигательных функциях (а не намного более сложном речевом общении). Благодаря работе Брока образовалось целое поколение нейробиологов, которые пытались найти центры чувственного восприятия и моторики. Не прошло и 10 лет со знакомства Брока с Таном, как первых значительных успехов в своих поисках добилась пара юных немецких исследователей – Густав Фрич и Эдуард Гитциг.

Проприоцепция – ощущение своего тела в пространстве. При ее нарушении человек не получает никакой информации о положении частей своего тела и ему может казаться, будто он парит в воздухе.

Прежде чем мы погрузимся в исследования Фрича и Гитцига, я должен предупредить вас: подробности их опытов на живых собаках – не для слабонервных, особенно если учесть, что Фрич и Гитциг в своих экспериментах в основном пренебрегали анестезией. Естественно, описанные ниже хирургические операции, проведенные без анестезии – и без достойного оправдания отказу от нее, – сегодня назвали бы аморальными. Сейчас за такие поступки исследователей увольняют и включают в черные списки. Однако Фрич и Гитциг проводили свои эксперименты в те времена, когда еще не существовало правил, предписывающих не обходиться жестоко с подопытными животными.

Говоря откровенно, Фрич и Гитциг – не единственные нейробиологи, которые проявляли жестокость по отношению к животным. Тогда людей в принципе не особо заботило, каким мукам они подвергают братьев наших меньших. Даже если помнить о разнице в ценностных ориентирах нейробиологов XIX и XXI вв., читать об опытах Фрича и Гитцига все равно трудно. Но своей работой Фрич и Гитциг внесли огромный вклад в понимание функций головного мозга, поэтому ее нельзя не упомянуть. Если вы боитесь расстроиться, прочитав о зверских опытах над собаками, пропустите этот раздел и перейдите к заголовку «Двигательная кора головного мозга».

Еще до совместных опытов Фрич и Гитциг независимо друг от друга сталкивались со свидетельствами того, что в коре головного мозга располагается область, благодаря которой организмы способны передвигаться, – зона, которую впоследствии назовут двигательной корой. Им было известно и другое: убедить остальное научное сообщество в том, что часть коры головного мозга отвечает за движение, удастся только с том случае, если у них будут результаты полноценного исследования.

Ряд ученых, искавших двигательную кору до Фрича и Гитцига, уже потерпели поражение, поэтому многие исследователи старались обходить этот вопрос стороной. Однако Фрич и Гитциг были молоды и уверены в себе. Их не пугало то, что глубокоуважаемые и почитаемые ими же личности не справились с этой задачей. Они решили так: ученым не удалось ничего найти потому, что они действовали неправильно или сдавались слишком рано. Юные исследователи были убеждены, что обязательно решат задачу, которая не поддалась остальным.

Возможно, именно благодаря этой уверенности Фрич и Гитциг игнорировали препятствия, из-за которых многие другие ученые на их месте просто из удобства (или благоразумия) изменили бы гипотезу. Опыты Фрича и Гитцига заключались в том, чтобы проводить электростимуляцию открытых зон мозга живых собак, а также удалять части их церебральной коры. Проводи эти опыты любой другой ученый, ему потребовалась бы большая лаборатория и операционный стол с надежными ремнями. Ни Фрич, ни Гитциг не могли позволить себе подобного. Тогда Гитциг предложил использовать пустую спальню в собственном доме, и – как ни странно – Фрич согласился с тем, что это замечательная мысль.

Опыты Фрича и Гитцига вызывают в воображении жуткую картину. Эта картина становится лишь мрачнее от мысли, что большую часть операций они проводили на туалетном столике пустой спальни, а не в стерильной лаборатории. Первым делом Фрич и Гитциг удаляли собакам часть черепа – кому целую половину, кому лишь часть над лобной долей. Далее, они использовали легкие удары током – силу которого настраивали на основе чувствительности своих же языков, – чтобы возбуждать нейроны в различных участках мозга (не забывайте: пусть это и звучит болезненно, действия, направленные на мозговую ткань, не вызывают боли, потому что у мозга нет болевых рецепторов). Когда они стимулировали определенную зону в одном из полушарий мозга, собака невольно дергала противоположной полушарию лапой. А стимуляция близлежащих областей мозга приводила к тому, что собаки двигали шеей. Фрич и Гитциг поняли, что совершили открытие века. Впоследствии они опишут «отдельные двигательные центры» – зоны головного мозга, отвечающие за движение тех или иных частей тела.