Дэвид Линден - Осязание. Чувство, которое делает нас людьми

Рис.2.5. Реакция одиночных аксонов, расположенных на кончиках пальцев человека, на шрифт Брайля и выпуклые латинские буквы Гаюи. (А) Символы Брайля «читались» пальцами со скоростью примерно 60 миллиметров в секунду и записывалась соответствующая электрическая активность волокон разных типов. Изображение создавалось так: когда в волокне порождался импульс, ставилась точка и проводилась горизонтальная линия. Затем шаблон Брайля вертикально перемещался на 0,2 миллиметра и вновь сканировался, процесс повторялся – получилось растровое изображение. Символы Брайля достоверно удалось распознать только клеткам Меркеля. Реакция телец Мейснера оказалась более размытой, а глубоко расположенные рецепторы – тельца Пачини и Руффини – вообще не дали информации о точках Брайля. Печатается в адаптированном виде по: Phillips J. P., Johansson R. S., Johnson K. O. Representation of Braille characters in human nerve fibres // Experimental Brain Research 81. 1990. 589–592, с разрешения Springer. (В) Реакция волокон Меркеля на выпуклые латинские буквы достаточна, чтобы что-то понять, но возможны ошибки в интерпретации. Печатается по: Vega-Bermudez F., Johnson K. O., Hsiao S. S. Human tactile pattern recognition: active versus passive touch, velocity effects, and patterns of confusion. Journal of Neurophisiology 65. 1991. 531–546, с разрешения Американского физиологического общества

Мне нравятся разговоры в подпитии, когда стеснительность отступает, и люди задают вопросы, которые могут показаться глупыми, но на деле касаются довольно важных вещей. Много лет назад я разговаривал со своей подругой К. (не из научного сообщества) об осязании, и она задала такой замечательный вопрос: если вы – слепой, знаете шрифт Брайля, но потеряли пальцы, удастся вам научиться читать его при помощи других чувствительных органов – например, гениталий? Ведь они, заметила она, дают сильную реакцию на самые легкие прикосновения. Я ответил ей, что гениталии (мужские и женские, гладкая и волосистая зоны) чувствительны в том смысле, что распознают легчайшие деформации кожи. Но они обладают низкой избирательностью , то есть не дают возможности различить точное расположение, текстуру или форму объектов, взаимодействующих с кожей. Эти зоны кожи лишены способности различать прикосновения, поскольку в них недостаточно поверхностных осязательных рецепторов, в особенности дисков Меркеля.

К. отнеслась к моему пояснению скептически, так что, расспросив меня о том, как вообще ставить эксперимент, решила провести собственное исследование. Она взяла циркуль с тупыми концами, повязку на глаза и добровольца (собственного мужа). Он должен был постоянно прижимать к ее малым половым губам концы циркуля, изменяя расстояние между ними от 1 до 20 миллиметров и отмечая, чувствует она раздражитель как одиночный предмет или как два разных. Это стандартный способ картирования кожи, он называется пороговым тестом на двухточечную дискриминацию. Затем роли поменялись, и теперь К. делала то же самое с пенисом мужа. [44]Результаты этих эксцентричных действий оказались следующими: порог двухточечной дискриминации на малых половых губах составлял примерно 7 миллиметров, на пенисе – 5 миллиметров для гладкой кожи на головке и 12 миллиметров для волосистой кожи у основания. Для кончиков пальцев этот показатель составляет 1 мм, что доказывает: читать шрифт Брайля собственной промежностью не получится. Впрочем, не все эрогенные зоны так плохо различают пространственные детали. Губы и язык содержат окончания Меркеля в большом количестве, а потому хорошо различают пространственное положение и подходят для чтения шрифта Брайля. [45]

У нейронов обычно есть клеточное тело, которое содержит ядро с упакованной в нем ДНК, и другие органеллы, а также два разных вида вытянутых волокон – дендриты и аксоны. Дендрит – разветвленная структура для приема сигнала, которая пассивно проводит электрические сигналы через клеточное тело к аксону, ответственному за передачу информации от нейрона. В начале аксона есть особая зона, которая возбуждает сигналы-импульсы. Эти импульсы способны, возобновляясь (как огонь, движущийся по запалу и непрерывно воспламеняющий следующий его участок), передаваться на значительные расстояния.

Когда сигнал достигает окончания аксона, происходит быстрая серия биохимических реакций, в результате чего высвобождается особый химический нейромедиатор, который диффундирует в небольшом, заполненном жидкостью промежутке между нейронами и активирует специализированные нейромедиаторные рецепторы в дендрите следующего нейрона. Такое соединение нейронов называется синапсом. Процесс, благодаря которому электрические сигналы преобразуются в химические и затем вновь в электрические в принимающем нейроне, называется синаптической передачей.

Рис.2.6. Электрические сигналы от рецепторов на коже передаются в спинной мозг, а оттуда в головной мозг по аксонам нейронов, клеточные тела которых расположены в спинномозговых ганглиях.

© Джоан М. К. Тикко

Нейроны, которые передают тактильную информацию от кожи к спинному и головному мозгу, однако, не обладают типичным строением «дендрит – клеточное тело – аксон». Вместо всего этого у них есть один-единственный длинный аксон, проходящий от точки на коже, за ощущения которой они отвечают, к спинному мозгу. Клеточное тело прикреплено к аксону коротким корешком, смещенным вбок. Клеточные тела сенсорных нейронов соединяются в структуру, именуемую спинномозговым ганглием и расположенную рядом со спинным мозгом (рис.2.6). Спинномозговые ганглии располагаются парами, и каждая связана с одним из позвонков. [46]

Когда мы говорим об электрических сигналах, то представляем себе импульсы, исходящие от наших ноутбуков или плееров, которые движутся со скоростью чуть меньшей, чем скорость света,– около 1077 миллионов километров в час. Но передача электрических сигналов в нервной системе – процесс гораздо более медленный. Аксоны, получающие информацию от механорецепторов на вашей коже, передают импульсы со скоростью примерно 70 метров в секунду.

Это одни из самых быстродействующих аксонов в нервной системе, хотя и они более чем в четыре миллиона раз уступают по скорости сигналам в электронных устройствах. Иными словами, представьте себе великаншу, которая лежит головой в Балтиморе, а ноги находятся в воде близ южноафриканского Кейптауна. Если в полдень понедельника ее большого пальца коснется пучок водорослей, активировав механорецепторы кожи, она не почувствует этого до раннего вечера среды, когда сигнал дойдет до неокортекса головного мозга, а убрать ногу в ответ у нее не получится ранее утра субботы. [47]Оставим гигантов, поясним: электрическим сигналам, которые начинают свой путь в коже, на то, чтобы добраться до мозга требуется время, и тем больше, чем дальше от мозга находится соответствующая часть тела: например, от пальцев ног сигнал идет дольше, чем от лица.