Ядро обонятельного анализатора. Ядро вкусового анализатора

Изучение фантомных конечностей и ложных ощущений позволяет проследить, как рождаются чувства

Мозг человека — уникален: можно сказать, что он находится на границе материального и духовного. Принципы его работы таят ещё много загадок, но именно здесь осуществляется обработка сенсорной информации, поступающей от органов чувств, и рождение мысли. Мозг состоит из сотен миллиардов нервных клеток, или нейронов, каждый из которых совершает от одного до десяти тысяч контактов. Эти точки контакта нейронов называются синапсами, через синапсы информация от одного нейрона передается другим. Фото (Creative Commons license): Robert Cudmore

Ощущения, которые мы испытываем посредством органов чувств, — это наш важнейший источник информации о внешнем мире и собственном теле. Любые ограничения этого потока — для человека тяжкое испытание. Ведь даже если слух и зрение в порядке, но их обладатель сидит в глухом темном карцере, первейший источник страдания в том, что для этих чувств практически нет объекта приложения, вся жизнь — где-то там, за стенами. У детей, из-за глухоты и слепоты с раннего детства ограниченных в получении информации, происходят задержки психического развития. Если с ними не заниматься в раннем возрасте и не обучать специальным приёмам, компенсирующим эти дефекты за счёт осязания, их психическое развитие станет невозможным.

Ощущения, возникающие как реакция нервной системы на раздражитель, обеспечиваются деятельностью специальных нервных аппаратов — анализаторов. Каждый состоит из трёх частей: периферического отдела, называемого рецептором; афферентных, или чувствительных, нервов, проводящих возбуждение в нервные центры; и собственно нервных центров — отделов мозга, в которых и происходит переработка нервных импульсов.

Однако не всегда ощущения человека дают ему верное представление об окружающей его действительности, существуют, так сказать, «ложные» сенсорные феномены, искажающие исходные раздражения или возникающие при отсутствии какого бы то ни было раздражения вообще. Практикующие врачи на них часто не обращают внимание, квалифицируют как странность или аномалию. А исследователи, интересующиеся высшей нервной деятельностью, напротив, недавно стали проявлять к ним повышенное внимание: тщательное их изучение позволяет получить новые представления о функционировании мозга человека.

Профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego), директор Исследовательского центра высшей нервной деятельности (Center for Brain and Cognition) Вилейанур Рамачандран (Vilayanur S. Ramachandran) занимается исследованием неврологических нарушений, вызванных изменением в небольших отделах мозга пациентов. Он уделил особое внимание «ложным» сенсорным феноменам в своих Рейтовских лекциях (Reith Lectures) 2003 года, которые были собраны в книгу «Рождение разума» (The Emerging mind).

«Всё богатство нашей психической жизни — наши настроения, эмоции, мысли, драгоценные жизни, религиозные чувства и даже то, что каждый из нас считает своим собственным „я“ — всё это просто активность маленьких желеобразных крупинок в наших головах, в нашем мозгу », — пишет профессор.

Память о том, чего уже нет

Одно из таких «ложных» ощущений — это фантомные конечности (phantom limb). Фантомом называют внутренний образ или устойчивое воспоминание о части тела, обычно конечности, сохраняющееся у человека месяцами или даже годами после её потери. Фантомы были известны ещё в древности. Во время гражданской войны в США это явление подробно описал американский невролог Сайлас Митчелл (Silas Weir Mitchell, 1829-1914), именно он в 1871 году впервые и назвал такие ощущения фантомными конечностями.

Любопытную историю о фантомах приводит известный невролог и психолог Оливер Сакс (Oliver Sacks) в книге «Человек, который принял жену за шляпу»:
Одному моряку в результате несчастного случая отрезало указательный палец на правой руке. Все последующие сорок лет его мучил назойливый фантом этого пальца, так же вытянутого и напряженного, как во время самого происшествия. Всякий раз, поднося руку к лицу во время еды или чтобы почесать нос, моряк боялся выколоть себе глаз. Он отлично знал, что это физически невозможно, но ощущение было непреодолимо.

Моторный и сенсорный Гомункулус Пенфилда. На определённых участках мозга расположены «представительства» мышц гортани, рта, лица, руки, туловища, ноги. Что интересно, площадь участков коры вовсе не пропорциональна размеру частей тела.

Гомункулус Пенфилда

Кора головного мозга — это высокодифференцированный аппарат, строение различных её областей отличается. И нейроны, входящие в состав определённого отдела, часто оказываются настолько специфичными, что реагируют только на определённые раздражители.

Ещё в конце XIX века физиологи нашли в коре мозга собак и кошек зону, при электрической стимуляции которой наблюдалось непроизвольное сокращение мышц противоположной стороны тела. Удалось даже точно определить, какие именно участки мозга связаны с той или иной группой мышц. Позднее эту моторную зону мозга описали и у человека. Она находится спереди от центральной (роландовой) борозды.

Канадский невролог Уайлдер Грейвс Пенфилд (Wilder Graves Penfield, 1891-1976) нарисовал на этом месте забавного человечка — гомункулуса с огромным языком и губами, большими пальцами и маленькими руками, ногами и туловищем. Гомункулус есть и позади центральной борозды, только он не моторный, а сенсорный. Участки этой зоны коры мозга связаны с кожной чувствительностью различных частей тела. Позднее было найдено ещё одно полное двигательное «представительство» тела меньшего размера, отвечающее за поддержание позы и некоторые другие сложные медленные движения.

Тактильные сигналы от поверхности кожи левой стороны туловища человека проецируются в правом полушарии мозга, на вертикальном участке корковой ткани, которая называется постцентральной извилиной (gyrus postcentralis). А проекция лица на карте поверхности мозга находится сразу вслед за проекцией руки. По всей видимости, после операции, перенесённой пациентом Рамачандрана, та часть коры головного мозга, которая относится к ампутированной руке, перестав получать сигналы, стала испытывать голод по сенсорной информации. И сенсорные данные, идущие от кожи лица, стали заполнять примыкающую вакантную территорию. И теперь прикосновения к лицу ощущалось пациентом как прикосновение к утраченной руке. Магнитоэнцефалография подтвердила эту гипотезу учёного о преобразовании карты мозга — действительно, прикосновения к лицу пациента активировали не только область лица в мозгу, но и область руки в соответствии с картой Пенфилда. В обычной ситуации прикосновения к лицу активируют только лицевую область коры.

Позднее Рамачандран и его коллеги, изучая проблему фантомных конечностей, столкнулись с двумя пациентами, перенёсшими ампутацию ног. Оба получали ощущения фантомных конечностей от гениталий. Учёные предполагают, что некоторые незначительные «перекрёстные» соединения существуют даже в норме. Возможно, именно этим можно объяснить, почему ноги часто считают эрогенной зоной и воспринимаются некоторыми как фетиш.

Эти исследования позволили сделать очень важное предположение, что мозг взрослого человека обладает колоссальной податливостью и «пластичностью». Вероятно, утверждения, что связи в мозгу закладываются на эмбриональной стадии или в младенчестве и их невозможно изменить в зрелом возрасте, не соответствуют действительности. У учёных пока нет чёткого понимания, как именно использовать удивительную «пластичность» взрослого мозга, но некоторые попытки предпринимаются.

Сержант Никола Попор (Nicholas Paupore) испытывал боли в фантомной правой ноге, которую он потерял в Ираке. Решить проблему помогла «зеркальная терапия». Фото: Donna Miles/US DoD

Так, некоторые пациенты доктора Рамачандрана жаловались, что их фантомные руки чувствовали «онемение», «парализованность». Об этом же писал в своей книге и Оливер Сакс. Часто у таких пациентов и до ампутации рука находилась в гипсе или была парализована, то есть пациент после ампутации оказался с парализованной фантомной рукой, его мозг «запомнил» это состояние. Тогда учёные попытались перехитрить мозг, пациент должен был получить зрительную обратную связь о том, что фантом подчиняется командам мозга. Сбоку от пациента было установлено зеркало, так что когда он смотрел на него, то видел отражение своей здоровой конечности, то есть он видел две работающие руки. Каково же было изумление участников и организаторов эксперимента, когда пациент не только увидел фантомную руку, но и почувствовал её движения. Этот опыт был повторён неоднократно, визуальная обратная связь действительно «оживляла» фантомы и избавляла от неприятных ощущений парализованности, мозг человека получал новую информацию — всё, мол, в порядке, рука двигается — и ощущение скованности исчезало.

Смешанные чувства, или Лурия и его Ш.

В романе Альфреда Бестера (Alfred Bester, 1913-1987) «Тигр! Тигр!» описано необычное состояние героя:
Цвет был болью, жаром, стужей, давлением, ощущением непереносимых высот и захватывающих дух глубин, колоссальных ускорений и убийственных сжатий… Запах был прикосновением. Раскалённый камень пах как ласкающий щёку бархат. Дым и пепел терпким шероховатым вельветом тёрли его кожу…
Фойл не был слеп, не был глух, не лишился чувств. Он ощущал мир. Но ощущения проступали профильтрованные чрез нервную систему исковерканную, перепутанную и короткозамнутую. Фойл находился во власти синестезии, того редкого состояния, когда органы чувств воспринимают информацию от объективного мира и передают её в мозг, но там все ощущения путаются и перемешиваются друг с другом.

Синестезия — вовсе не выдумка Бестера, как можно было бы предположить. Это сенсорный феномен, при котором под влиянием раздражения одного анализатора возникают ощущения, характерные для других анализаторов, другими словами, это смешение чувств.

Известный нейрофизиолог Александр Романович Лурия (1902-1977) в течение нескольких лет работал с неким Ш., который обладал феноменальной памятью. В своей работе «Маленькая книжка о большой памяти» он подробно описал этот уникальный случай. В ходе бесед с ним Лурия установил, что Ш. обладал исключительной выраженностью синестезии. Этот человек воспринимал все голоса окрашенными, звуки вызывали у Ш. зрительные ощущения различных оттенков (от ярко-желтого до фиолетового), цвета же, наоборот, ощущались им как «звонкие» или «глухие».

«Какой у вас жёлтый и рассыпчатый голос », — сказал он как-то раз беседовавшему с ним Л.С. Выготскому. «А вот есть люди, которые разговаривают как-то многоголосо, которые отдают целой композицией, букетом , — говорил он позднее, — такой голос был у покойного С.М. Эйзенштейна, как будто какое-то пламя с жилками надвигалось на меня ». «Для меня 2, 4, 6, 5 — не просто цифры. Они имеют форму. 1 — это острое число, независимо от его графического изображения, это что-то законченное, твердое… 5 — полная законченность в виде конуса, башни, фундаментальное, 6 — это первая за „5“, беловатая. 8 — невинное, голубовато-молочное, похожее на известь ».

В психологии хорошо известны факты «окрашенного слуха», который встречается у многих людей, и особенно у музыкантов. Каждая нота заставляет их видеть определённый цвет. Иллюстрация: Олег Сендюрев / «Вокруг света» по фото am y (SXC license)

С любопытным видом синестезии столкнулись совсем недавно нейрофизиологи из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology). Они обнаружили новую подобную связь: люди слышат звук, похожий на жужжание, при просмотре короткой заставки. Нейрофизиолог Мелисса Саенз (Melissa Saenz) проводила в своей лаборатории экскурсию для группы студентов старших курсов. Перед монитором, который был разработан специально для «включения» определённого центра зрительной коры головного мозга, один из студентов вдруг спросил: «Кто-нибудь слышит странный звук?». Молодой человек слышал нечто похожее на свист, хотя картинка не сопровождалась никакими звуковыми эффектами. Саенз не нашла ни одного описания подобного вида синестезии в литературе, но ещё больше удивилась, когда, опросив студентов института по электронной почте, обнаружила ещё троих таких же студентов.

Своими уникальными способностями заинтриговал нейропсихологов университета Цюриха (Universität Zürich) швейцарский музыкант: когда она слышит музыку, то ощущает разные вкусы. И что интересно, она ощущает различные вкусы в зависимости от интервалов между нотами. Созвучие может быть для неё сладковато-горьким, солёным, кислым или сливочным. «Она не воображает эти вкусы, а действительно испытывает их», — утверждает один из авторов исследования Микаэла Эсслен (Michaela Esslen). У девушки наблюдается и более распространённая форма синестезии — она видит цвета, когда слышит ноты. Например, нота «фа» заставляет её видеть фиолетовый, а «до» — красный. Учёные полагают, что экстраординарная синестезия, вероятно, способствовала музыкальной карьере девушки.

Короткое мозговое замыкание

Синестезия была впервые описана Фрэнсисом Гальтоном (Francis Galton, 1822-1911) ещё в XIX веке, однако в неврологии и психологии ей не уделяли особого внимания, и долгое время она оставалась просто курьёзом. С целью доказать, что это действительно сенсорный феномен, а вовсе не плод воображения человека, желающего привлечь к себе внимание, Рамачандран и его коллеги разработали тест. На экране компьютера появлялись чёрные двойки и расположенные в случайном порядке пятёрки. Не синестетику очень трудно вычленить очертания, которые образуют двойки. Синестетик же легко увидит, что цифры образуют треугольник, ведь он видит эти цифры цветными. Используя подобные тесты, Рамачандран и его коллеги обнаружили, что синестезия распространена намного больше, чем считалось раньше — этот феномен наблюдается примерно у одного из двухсот человек.

Рамачандран и его ученик Эдвард Хаббард (Edward Hubbard) изучали структуру в височной доле, которая называется веретенообразной извилиной (g. fusiformis, BNA). Эта извилина содержит область цвета V4 (Visual area V4), обрабатывающую цветовую информацию. Энцефалографические исследования показали, что область цифр в мозгу, представляющая зримые числа, располагается непосредственно за ней, практически касаясь области цвета. Напомним, что самым распространённым видом синестезии являются именно «цветные цифры». Области цифр и цвета находятся в непосредственной близости друг от друга, в одной и той же структуре мозга. Учёные предположили, что у синестетиков существуют пересечения областей, «перекрёстная активация», связанная с какими-то генетическими изменениями в мозгу. О том, что здесь задействованы гены, свидетельствует тот факт, что синестезия передаётся по наследству.

Самый распространённый вид синестезии — «цветные цифры». Одну и ту же картинку синестетик и не-синестетик видят по-разному. Иллюстрация: Edward Hubbard et al.

Дальнейшие изыскания доказали, что есть и такие синестетики, которые видят в цвете дни недели или месяцы. Понедельник может казаться им красным, декабрь — жёлтым. По всей видимости, у таких людей также происходит пересечение областей мозга, но только других его участков.

Что интересно, синестезия гораздо чаще встречается у творческих людей — художников, писателей, поэтов. Всех их объединяет способность к метафорическому мышлению, умение видеть связи между несхожими вещами. Рамачандран выдвигает предположение, что у людей, склонных к метафорическому мышлению, ген, вызывающий «перекрёстную активацию», имеет большую распространённость, не локализуется лишь в двух участках мозга, а создаёт «гиперсвязанность».
Фантомные конечности и синестезия — лишь два примера сенсорных феноменов, изучение которых позволило учёным продвинуться в понимании того, как устроен и как функционирует мозг человека. Но подобных неврологических синдромов очень много — это и «слепозрение», когда человек, ослепший в результате повреждения мозга, различает объекты, которые он не видит, и синдром Котара, при котором некоторые пациенты чувствуют себя мёртвым из-за того, что эмоциональные центры оказываются разъединёнными от всех ощущений, и синдром «игнорирования», и различные виды дизестезии, и многие другие. Изучение подобных отклонений помогает проникнуть в тайны работы человеческого мозга и разобраться с загадками нашего сознания.

Уайлдер Грейвс Пенфилд (англ. Wilder Graves Penfield, 25 января 1891, Спокан — 5 апреля 1976, Монреаль) — канадский нейрохирург американского происхождения.

Биография

Родился в Спокане, штат Вашингтон.

Вначале учился в Принстонском университете. Затем после получения стипендии Родса продолжил обучение в колледже Мертона в Оксфордском университете, где изучал невропатологию под руководством Шеррингтон. Затем перевелся в Университет Джонса Хопкинса, который закончил в 1918 г. и получил диплом врача. Последующие несколько лет учился и работал в Оксфорде. Во время своей поездки в Испанию в 1924 обучился методике нейрогистологического исследования Рамон-и-Кахаля, в Германии стажировался у нейрохирурга Отфрида Фёрстера в Бреслау.

После прохождения стажировки у Гарвея Кушинга, работал в неврологическом институте в Нью-Йорке, где начал проводить свои первые операции по поводу эпилепсии. В 1921—1928 работал в Колумбийского университета и одновременно хирургом Нью-Йоркского неврологического института. В Нью-Йорке он познакомился с Дэвидом Рокфеллером, который согласился проспонсировать создание института для изучения хирургического лечения эпилепсии. В связи со скепсисом и препятствиями коллег неврологов в Нью-Йорке, Пенфилду пришлось переехать в Монреаль, где он стал преподавать в университете МакГилла и одновременно работать в Королевском госпитале Виктории нейрохирургом.

Все извилины и борозды человеческого мозга давно поименованы и описаны. В нейроанатомических атласах одинаковое серое вещество коры больших полушарий раскрашено в разные цвета. Этой цветной карте уже более ста лет. А сама идея, что психические функции локализованы в разных местах на поверхности коры мозга человека, возникла и вовсе на рубеже XVIII и XIX веков. Немецкий врач Франц Галль (1758–1828) создал так называемые френологические карты мозга, где разместил свойства психики, которые назвал «способностями души». С точки зрения современной науки поразительные карты Галля - плод умозаключений, основанных не на экспериментальных данных, а только на собственных наблюдениях. Однако над реализацией его идеи учёные бьются в течение двух столетий.

В конце XIX века немецкие физиологи нашли в коре мозга собак и кошек зону, электрическая стимуляция которой вызывала непроизвольное сокращение мышц противоположной стороны тела. Им удалось точно определить, в каких участках этой зоны представлены разные группы мышц. Позднее эту зону (её назвали моторной) описали и в человеческом мозгу, она находится спереди от центральной (роландовой) борозды, наиболее глубоко разделяющей кору полушарий в поперечном направлении. Здесь последовательно расположены представительства мышц гортани, рта, лица, руки, туловища, ноги, причём площадь участков коры вовсе не соответствует размеру частей тела. Канадский невролог Уайлдер Грейвс Пенфилд и Е. Болдри, сопоставив то и другое, нарисовали в этом месте забавного человечка - гомункулуса. У него огромный язык, губы, большие пальцы на руках, а ручки-ножки и туловище совсем маленькие. Симметричный гомункулус живёт и позади центральной борозды, только он не моторный, а сенсорный. Участки этой зоны коры мозга связаны с кожной чувствительностью различных частей тела. Моторная и сенсорная зоны тесно взаимодействуют между собой, так что обычно их рассматривают как единую сенсомоторную кору. Позднее выяснилось, что всё устроено немного сложнее: физиологи нашли ещё одно полное двигательное представительство тела меньшего размера, отвечающее за поддержание позы и некоторые другие сложные медленные движения.

Своё полномочное представительство в коре больших полушарий имеют и все органы чувств. Например, в затылочной области мозга человека находится зрительная кора, в височной доле - слуховая, обонятельное же представительство разбросано по нескольким частям мозга. В коре есть и так называемые ассоциативные поля, где происходят анализ и синтез информации, поступающей из первичных полей органов чувств. Ассоциативные поля наиболее сильно развиты у человека, особенно те из них, которые расположены в лобной доле, с ними физиологи связывают высшие проявления психики - мышление, интеллект. Ещё в середине XIX века французский учёный Поль Брока и немецкий психиатр Карл Вернике обнаружили в левом полушарии мозга человека две области, которые имеют отношение к речи При повреждении зоны Брока - в задней трети нижней лобной извилины, у больного нарушается речь, если же затронута зона Вернике - в задней трети верхней височной извилины, больной может говорить, но его речь становится бессодержательной.

Так что на сегодня физиологам немало известно о строении и функциях мозга. Но чём больше они узнают, тем больше загадок остаётся. И никто из современных исследователей не может утверждать, что знает, как работает мозг. Существующие на сегодня карты мозга по степени информативности, вероятно, можно сравнить с географическими картами средних веков, когда очертания материков лишь отдалённо напоминали реально существующие, а белые пятна по площади превышали всё остальное. «И самое главное, зная приблизительно географию, мы не имеем представления, что происходит в разных «странах». Чем они занимаются, как живут«, - комментирует директор Института мозга человека РАН член-корреспондент РАН Святослав Всеволодович Медведев.

Задача убрать белые пятна с карты мозга и увеличить её разрешение гораздо более сложна, чем заполнение белых пятен в географии. Особенно если речь идёт о человеческом мозге и высших проявлениях человеческой психики. Возможно ли действительно спроецировать на поверхность мозга человеческие чувства, напряжение мысли, муки творчества? Можно ли будет когда-нибудь сказать: эта зона отвечает за принятие решения, эта группа клеток - за чувство прекрасного, вот здесь гнездится зависть, а тут начинается зона любви?

«Правильнее говорить не о картировании мозга, а о картировании мозговых функций, - объясняет С.В. Медведев. - Задача состоит в том, чтобы определить, где расположены нейроны, которые принимают участие в решении той или иной задачи, и понять, как эти части мозга взаимодействуют между собой. Наконец, сверхзадача для нейрофизиолога - цель, от которой мы пока ещё очень далеки, - соотнести происходящие в мозгу события с тем, что человек думает, расшифровать коды высшей нервной деятельности».

Мозг говорит на электрическом языке

Первые данные о локализации высших мозговых функций были получены в эпоху «клинико-анатомических сопоставлений», то есть наблюдений за больными, у которых были повреждены какие-то участки мозга. Затем, в конце 20-х годов прошлого века, наступила эпоха господства электрофизиологических исследований. Физиологи научились регистрировать электрическую активность мозга - электроэнцефалограмму (ЭЭГ) человека через электроды, наложенные на кожу головы (впервые это сделал австрийский психиатр Ганс Бергер в 1929 году). Этот метод стал основным в изучении работы мозга и его заболеваний - первые электрофизиологи верили, что при помощи ЭЭГ можно познать всё. Действительно, ЭЭГ отражает разнообразные процессы, происходящие в мозгу, но сложность в том, что она регистрирует суммарную электрическую активность, суммирует и усредняет работу огромного количества нервных клеток - нейронов. И в этом состоит её методическое ограничение.

Затем появились другие способы изучения электрической активности мозга, например метод вызванных потенциалов - это электрические волны, возникающие в тех или иных областях коры мозга в ответ на специфическую стимуляцию. В зрительной коре они появляются на вспышку света, в слуховой - на звук и т. д. Этот метод много дал для изучения локализации функций в зонах коры больших полушарий, и с его помощью мозговая карта была существенно уточнена. Но и у него есть ограничения, прежде всего при изучении мозга человека.

С развитием микроэлектродной техники стало возможным регистрировать электрические разряды отдельных нейронов. В основном это делается, естественно, в экспериментах на лабораторных животных. Прорыв в исследованиях мозга человека появился тогда, когда возникла возможность регистрировать электрическую активность человеческих нейронов непосредственно из мозга с помощью имплантированных подкорковых электродов. Этот метод в начале 60-х стала применять академик Наталья Петровна Бехтерева. Тонкие электроды вводили в мозг пациента в лечебных целях - с их помощью можно было прицельно воздействовать на участки мозга. Но коль скоро в мозг пациента вживлён электрод, то надо использовать эту возможность и получить от него максимум информации. Такой электрод регистрирует активность окружающих нейронов, и это уже совсем другой уровень разрешения, чем можно получить с электрода, расположенного на поверхности головы.

Нейроны «грамотные» и «креативные»

С помощью имплантированных подкорковых электродов физиологам из Института мозга человека РАН удалось узнать много нового о том, как мозг справляется с речью. Как уже упоминалось, области Брока и Вернике, имеющие отношение к речи, были известны давно. «Правильнее ограничиться определением «имеющие отношение к речи», а не употреблять выражение «зона речи», - подчеркивает С.В. Медведев. - Помните анекдот про таракана, у которого, оказывается, «уши на ногах»? Нужно осознавать, что и зоны Брока и Вернике, возможно, не центр речи, а некий интерфейс».

В совершенно другом месте коры мозга исследователи нашли детектор грамматической правильности осмысленной фразы. Группа нейронов усиливает свою электрическую активность, если фраза, которую слышит испытуемый, грамматически правильная, и ослабляет её, когда она грамматически неправильна. Если испытуемому предложить фразы «голубая лента» и «голубой лента», эти «грамотные» нейроны сразу заметят разницу. Другая группа нейронов различает слова родного языка, слова, похожие на них фонетически, и иностранные слова. «Это означает, что нейронная популяция практически мгновенно анализирует фонетическую структуру слова и относит её к типам: «понимаю», «не понимаю, но что-то знакомое» и «совсем не понимаю», - говорит С.В. Медведев. В связи с этим возникает вопрос, одинаково или по-разному работают эти нейроны у людей, одарённых врождённой грамотностью, и у тех, у кого с этим проблемы. Скорее всего, отличия есть, но, для того чтобы дать точный ответ, нужно набрать достаточно много испытуемых.

«Мы нашли группы нейронов, различающих конкретные и абстрактные слова, нейроны, которые, по-видимому, отвечают за счёт, - рассказывает дальше Святослав Всеволодович. - Мы выявили области мозга, которые связаны с обобщением, с принятием решения. Для всех систем нейронов характерна полифункциональность: это означает, что в разных функциях могут участвовать одни и те же клетки. Специализация нейронов относительна - в зависимости от ситуации они могут принимать на себя разные обязанности. Например, когда погибает капитан корабля, на его место становится штурман или кто-то другой. Поэтому мозг - очень гибкая система». Свойство взаимозаменяемости нейроны со временем теряют и приобретают большую специализацию. Маленький ребёнок не может одновременно идти и разговаривать, если его окликнуть, он споткнётся и упадёт. Дело в том, что у него вся кора занята либо одним, либо другим. Школьник не должен отвлекаться на уроке, иначе он не усвоит материал. Со временем происходит всё большее и большее разделение мозговых территорий, поэтому взрослый человек может одновременно вести машину и поддерживать беседу, разговаривать по телефону и просматривать документы и т. д.

Н.П. Бехтерева и её сотрудники нашли в мозге нейроны, которые работают как детектор ошибок. Какова их роль? Они реагируют на любое нарушение стереотипной последовательности действий. «Вы уходите из дома и на улице чувствуете: «Что-то не так…» - объясняет С.В. Медведев. - Так и есть - забыли выключить свет в ванной». Нейроны-детекторы ошибок расположены в разных частях мозга - в теменной коре правого полушария, в роландовой борозде, в верхнетеменной и теменно-височной областях коры, в поясной извилине.

Но и метод имплантированных электродов имеет ограничения. Электроды, само собой разумеется, вживлены не везде, где этого бы хотелось физиологам, а только там, где нужно по клиническим показаниям. Не значит ли это, что мы ищем там, где светлее, а не там, где потеряли?

Сканер для мозга работает на позитронах

Традиционно используемый в медицине рентген для получения картины мозга - не лучший метод. Совсем другие возможности возникли с появлением магниторезонансной томографии (МРТ). В Институте мозга человека РАН активно используется метод позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). И тот и другой метод даёт изображение мозга. В чём разница между ними?

МРТ основана на свойствах некоторых атомных ядер, прежде всего ядер атомов водорода, при помещении их в магнитное поле поглощать энергию в радиочастотном диапазоне и излучать её после прекращения воздействия радиочастотного сигнала. В зависимости от «окружения», то есть от свойств биологической ткани, в которой находятся эти ядра, меняется интенсивность их излучения. Поэтому удаётся видеть изображения различных структур мозга. Суть же метода ПЭТ - в слежении за исчезающе малыми количествами вещества, помеченного радиоактивным ультракороткоживущим (период полураспада - минуты) изотопом. Изотоп излучает позитроны, которые аннигилируют с электронами, испуская два гамма-кванта, и разлетаются в противоположные стороны. Если зарегистрировать детектором эти гамма-кванты, то можно определить местонахождение атомов меченого вещества. Вещество выбирают такое, чтобы его концентрация отражала активность клеток мозга. Например, если где-то увеличивается концентрация глюкозы с радиоактивной меткой, это значит, что нейроны активно её потребляют, а следовательно, активно работают. Если в это время испытуемый выполняет какое-либо задание, то мы видим, какие области мозга участвуют в его выполнении. Метод ПЭТ позволяет применять короткоживущие изотопы (О, N, С, F), не очень вредные для пациента.

С помощью ПЭТ можно также наблюдать изменение мозгового кровотока при том или ином поведении. При активации какой-либо области мозга кровь активно к ней приливает. Если ввести в вену меченную радиоактивным кислородом воду, она поступает в сосуды мозга, и её можно зарегистрировать. Туда, где оказывается больше меченого кислорода, поступает больше крови, значит, именно там усиливается активность.

От грамматических форпостов к лабиринтам творчества

С помощью ПЭТ исследователи продолжили изучение человеческой речи уже на целом мозге. Они увидели, где происходит обработка речевой информации: отдельных слов, смысла текста, где происходит его запоминание. Они показали, что медиальная экстрастриарная кора вовлечена в обработку орфографической структуры слов, значительная часть левой верхневисочной коры (зона Вернике), вероятно, участвует в семантическом анализе. Порядок слов анализируется передней частью верхневисочной коры. Когда человеку показывают связный текст, даже не предлагая его читать (нужно было просто считать количество появлений какой-либо буквы), мозговой кровоток усиливается, а значит, мозг вовлекается в лингвистическую работу. (Если предъявлять слова, перемешанные в случайном порядке, мозг так не реагирует.)

Даже «божественный» процесс творчества оказался подвластен расшифровке, по крайней мере, физиологи в лаборатории Н.П. Бехтеревой к этому приблизились. Человеку предлагают некое творческое задание, например составить рассказ из набора слов, и в реальном времени видят, какие области мозга начинают активно работать. Оказалось, творческая деятельность сопровождается главным образом изменением связей между разными зонами мозга. Больше всего новых связей появляется у левой передневисочной зоны с передними зонами коры, а с задними, наоборот, связь ослабляется. Теряются связи теменных и затылочных структур между собой. И всё это происходит именно при выполнении творческого задания, если же задача лишена творческих элементов, таких изменений нет. Локальный мозговой кровоток при выполнении более творческого задания по сравнению с менее творческим усиливается в правой префронтальной коре. Отсюда учёные делают вывод, что именно эта область непосредственно связана с «креативностью».

Интересует исследователей и феномен непроизвольного внимания: например, человек ведёт машину, слушает радио, беседует и вдруг мгновенно реагирует на стук мотора, говорящий о том, что с двигателем что-то не в порядке. В двух лабораториях с помощью двух разных методов: С.В. Медведев методом ПЭТ и Ю.Д. Кропотов методом имплантированных электродов, обнаружили одни и те же зоны, где в такие моменты происходит активация, - в височной и в лобной коре. Активация возникает в ответ на рассогласование ожидаемого и реального стимулов, например когда звук от мотора не такой, каким должен быть. Другой феномен - селективное внимание, помогающее человеку в сплошном гуле голосов на коктейль-приёме следить за речью одного собеседника, того, который ему интересен. По-видимому, за фокусировку пространственного внимания в этом случае отвечает префронтальная кора. Она настраивает либо правую, либо левую слуховую кору, в зависимости от того, в какое ухо подаётся важная информация.

Говоря о картировании мозга, важно понимать, что мозг, строго говоря, не поделен на чётко разграниченные участки, каждый из которых отвечает только за свою функцию. Всё гораздо сложнее, поскольку в процессе выполнения любой функции нейроны разных областей взаимодействуют между собой, составляя нейронную сеть. Исследование того, как отдельные нейроны объединяются в структуру, а структура в систему и целостный мозг, - задача будущего.

«ПЭТ - мощный инструмент для изучения практически любой функции, но его одного недостаточно, - говорит С.В. Медведев. - Задача ПЭТ - ответить на вопрос «где?«, а чтобы ответить на вопрос «что происходит?», следует сочетать ПЭТ с электрофизиологическими методами. Совместно с британскими физиологами мы создали систему для параллельного анализа ПЭТ и ЭЭГ, которые дополняют друг друга. Вероятно, именно за таким подходом - будущее».

Год назад (статья опубликована в 2004 г. - П. З. ) группа учёных из шести стран мира объявила о создании трёхмерной компьютерной карты человеческого мозга, по которой можно определить предрасположенность человека к некоторым заболеваниям. Создатели карты полагают, что уже могут связать те или иные болезни, например болезнь Альцгеймера или аутизм, с разными участками коры мозга. Сейчас они заняты уточнением деталей своего изобретения.

Вторая ипостась гена

В начале 50-х годов прошлого века возникла идея, что память не может ограничиваться только электрическими процессами - для долговременного хранения информации в мозгу она должна быть законсервирована в химическом виде. Хотя в ту пору существовали ещё весьма общие представления о геноме клетки, появилась мысль, что он не только хранит наследственную информацию, но и участвует в хранении информации, приобретённой в течение жизни.

Чтобы это проверить, нужно было посмотреть, вызывает ли обучение синтез нуклеиновых кислот и белков в мозге. После того как стал известен принцип работы генома - ДНК → РНК → белок, эксперименты стали более целенаправленными. И вот что выяснилось. Сразу после того, как животных обучали какому-либо навыку, в их мозге усиливается синтез РНК. (Для того чтобы это обнаружить, им вводили вещества-предшественники РНК с радиоактивной меткой). Это происходило и с мышами, которых обучали избегать электрического тока в ответ на звуковой сигнал, и с цыплятами, у которых вырабатывали запечатление на объект, и с золотыми рыбками, которых обучали плавать с прикреплённым к брюшку плотиком. А если синтез РНК затормозить, то животные совершают много ошибок или вообще не способны усвоить навык.

В это же время в мозгу синтезируются и новые белки - это также удалось определить по включению радиоактивных изотопов. Блокаторы синтеза белка нарушают долговременную память, не затрагивая память краткосрочную. Из этого становится понятно, как работают гены: при обучении на матрице ДНК синтезируется РНК, которая, в свою очередь, порождает новые белки. Эти белки вступают в действие через несколько часов после приобретения информации, и они-то обеспечивают её хранение. А инициаторы всех этих событий - электрические процессы, происходящие на мембране нервной клетки.

Группа исследователей из отдела системогенеза Института нормальной физиологии РАМН под руководством доктора медицинских наук члена-корреспондента РАМН К.В. Анохина поставила перед собой задачу найти такие методы исследования, которые бы позволяли одновременно исследовать активность нервных клеток во всём мозгу в связи с каким-либо поведением или познавательной (когнитивной) деятельностью. «Начиная работу, мы были убеждены, что информация от синапсов передаётся на другой, более глубокий уровень - проникает в ядро клетки и каким-то образом изменяет работу генов, - говорит Константин Владимирович - Осталось найти эти гены».

Надо сказать, что в клетках мозга работает несметное множество генов - у человека половина из всех изученных генов экспрессируется только там. Задача была в том, чтобы из всего их множества найти ключевые, участвующие в сохранении новой информации. Поиск увенчался успехом в середине 1980-х годов, когда К.В. Анохин и его коллеги обратили внимание на так называемые «непосредственные ранние гены». Такое название они получили за способность первыми откликаться на внеклеточные стимулы. Роль же «ранних» генов заключается в том, чтобы «разбудить» другие - поздние гены. Их продукты - регуляторные белки - транскрипционные факторы, воздействуют на участки молекулы ДНК и запускают процесс транскрипции - переписывания информации с ДНК на РНК. В конце концов «поздние» гены синтезируют свои белки, которые вызывают в клетке необходимые изменения, например образуют новые связи нейрона.

Самый любознательный ген

Из всей группы «ранних» генов исследователей более всего заинтересовал ген c-fos К.В. Анохин и его коллеги с 1987 года занимаются изучением роли этого гена в обучении - по их мнению, именно он подходит на роль универсального зонда для картирования мозга. «Этот ген обладает несколькими уникальными свойствами, - объясняет К.В. Анохин - Во-первых, в спокойном состоянии клетки он молчит, у него практически нет «фонового уровня» активности. Во-вторых, если в клетке начинаются какие-либо новые информационные процессы, он очень быстро откликается на них, нарабатывая РНК и белки. В-третьих, он универсален, то есть активируется в самых разных частях центральной нервной системы - от спинного мозга до коры. В-четвёртых, его активация связана с обучением, то есть с формированием индивидуального опыта». Чтобы доказать последнее утверждение, учёные провели десятки экспериментов, проверяя, при каких именно воздействиях c-fos выйдет из подполья и начнёт действовать. Оказалось, ген не реагирует на очень сильную стимуляцию, например световую, звуковую или болевую, в тех случаях, когда воздействие не несёт в себе элементов новизны. Но как только ситуация обогащается новой информацией, ген тут же «просыпается».

Например, в эксперименте мышей помещали в камеру, где им пришлось перенести серию слабых, но неприятных электрокожных раздражений. В ответ на это в нескольких областях их мозга - в коре, гиппокампе и мозжечке бурно экспрессировался c-fos . Однако если эту процедуру проводить ежедневно, то на шестой день ген уже не отвечает. Мыши по-прежнему реагируют на удар током, но он для них стал уже не новым, а ожидаемым событием. Можно вновь вызвать активацию c-fos , если в очередной раз поместить мышей в камеру - и не подвергать их уже привычной процедуре. И в том и в другом случае ген отмечает событие, когда внешние стимулы не согласуются с матрицей индивидуальной памяти. Такое рассогласование происходит при любом усвоении новой информации, и поэтому c-fos - неизбежный спутник познавательных процессов в мозге.

В другом опыте участвовали новорождённые цыплята, которых разделили на четыре группы. Цыплята первой группы вылуплялись в темноте и ни разу не видели света, второй группе повезло больше - её содержали при обычном 12-часовом световом цикле, цыплят из третьей группы сразу после рождения переносили в условия обогащённой зрительной среды, а цыплят четвёртой группы сначала держали в обычных условиях, а на второй день переносили в обогащённую среду. У всех подопытных цыплят оценивали экспрессию гена c-fos на второй день после вылупления. Что оказалось? У первых трёх групп, несмотря на такие разные условия, в которых они провели два дня своей короткой жизни, c-fos не проявил себя. Зато у четвёртой группы, которым сменили среду на зрительно обогащённую, c-fos активизировался. Для них она была внове, в то время как цыплята третьей группы уже успели к ней привыкнуть.

Экспрессия c-fos увеличивалась и у цыплят, которые клевали заинтересовавшую их бусинку, она оказывалась горькой, и птенцы с одного раза обучались избегать её в дальнейшем. Но вообще выяснилось, что активация гена вовсе не зависит от успешности обучения и точно так же сопровождает ошибочные действия. Ген c-fos реагирует и просто на новый объект - для его активации достаточно однократного предъявления животному нового объекта всего на 10 секунд.

Исследователи предположили, что c-fos и другие ранние гены - тот самый мостик, через который индивидуальный опыт животного вступает во взаимодействие с его генетическим аппаратом.

О чём расскажет генная карта мозга

Как «поймать» экспрессию гена? Можно обнаружить её по синтезу молекул РНК. Для этого служит так называемая гибризидация in situ - метод, позволяющий увидеть места, где идёт синтез определённых РНК. Можно сделать видимым белковый продукт гена, если связать его со специфическими антителами и покрасить. Всё это, естественно, происходит уже после того, как мозг животного фиксируют и изготавливают из него тонкие срезы. Так же поступают и для обнаружения экспрессии c-fos . В запасе у экспериментаторов полтора-два часа после обучения животного, пока концентрация белка c-fos в его мозгу находится на пике.

При любом когнитивном (познавательном) процессе в мозгу начинают синхронно работать множество нейронов в разных областях. Имея такой инструмент, как генный зонд, можно увидеть, какие именно нейроны принимают участие в данном процессе. «Например, мы можем увидеть разницу в работе мозга крысы тогда, когда она видит другую крысу, и тогда, когда она видит кошку, - говорит Константин Владимирович. - Иными словами, узнать, какими структурами мозга она видит крысу, а какими кошку. Точно так же, когда человек видит на экране знакомое лицо, к примеру Билла Клинтона, в его мозгу активируются «нейроны узнавания Билла Клинтона». Хотя мозг человека, безусловно, намного сложнее изучать при помощи генных зондов. На сегодняшний день учёные пока не придумали методов прижизненной визуализации экспрессии генов в мозге. «В одной работе удалось зарегистрировать экспрессию c-fos человека в кусочке мозговой ткани, взятой для анализа на биопсию, - говорит К.В. Анохин. - Другие исследователи смогли увидеть её после смерти мозга. Но очевидно, что это не совсем то, что в живом мозгу».

Если генная карта мозга всё же будет создана, она покажет, какие его структуры отвечают за разные формы памяти. Посмотрев на генную карту, нейрофизиолог сразу увидит, где именно нужно изучать нейроны, например регистрировать их электрическую активность. Учёные из отдела системогенеза именно при помощи c-fos нашли, какие области мозга цыплят отвечают за импринтинг - запечатление. У метода есть и важные практические применения: с его помощью можно вести поиск лекарственных средств, потенциально улучшающих память (ведь именно такие вещества должны стимулировать активацию c-fos ), или изучать, как действуют на мозг алкоголь и наркотики.

Исследователи провели десятки экспериментов с самыми разными моделями обучения: пищевым и оборонительным, классическим и инструментальным, со зрительными, слуховыми, вкусовыми и иными стимулами, однократное и многократное обучение. В опытах участвовали мыши, крысы, цыплята и другие животные. Было установлено, что в разные виды обучения вовлекаются разные участки мозга, но есть и такие, которые участвуют всегда, например цингулярная кора.

Пока физиологи не подошли к тому, чтобы детально объяснить механизм генной активации, - то есть фактически они признают, что не знают до конца, как работает нервная клетка. Возможно, получая внешнее воздействие, она сравнивает его с имеющейся моделью и в случае рассогласования запускает генетический механизм. На сегодняшний день это наиболее убедительная гипотеза.

Очевидно, со временем появятся новые технические возможности для генного картирования Уже сейчас можно исследовать экспрессию разных генов в трёхмерном объёме мозга. В прошлом году один из основателей компании «Майкрософт» Пол Аллен выделил 100 млн. долларов на создание специального научного центра, перед которым поставлена задача нанести на карту мозга мыши экспрессию всех генов, которые там работают. Решение этой задачи потребует не одного года напряжённой работы, но решить её - очень заманчивая цель, поскольку это путь к понимаю того, как гены управляют работой мозга и поведением, в том числе и у человека.

Кандидат биологических наук Н.Маркина
«Химия и жизнь - XXI век»

Ощущения, которые мы испытываем посредством органов чувств, — это наш важнейший источник информации о внешнем мире и собственном теле. Любые ограничения этого потока — для человека тяжкое испытание. Ведь даже если слух и зрение в порядке, но их обладатель сидит в глухом темном карцере, первейший источник страдания в том, что для этих чувств практически нет объекта приложения, вся жизнь — где-то там, за стенами. У детей, из-за глухоты и слепоты с раннего детства ограниченных в получении информации, происходят задержки психического развития. Если с ними не заниматься в раннем возрасте и не обучать специальным приёмам, компенсирующим эти дефекты за счёт осязания, их психическое развитие станет невозможным.

Ощущения, возникающие как реакция нервной системы на раздражитель, обеспечиваются деятельностью специальных нервных аппаратов — анализаторов . Каждый состоит из трёх частей: периферического отдела, называемого рецептором ; афферентных, или чувствительных, нервов, проводящих возбуждение в нервные центры; и собственно нервных центров — отделов мозга , в которых и происходит переработка нервных импульсов.

Однако не всегда ощущения человека дают ему верное представление об окружающей его действительности, существуют, так сказать, «ложные» сенсорные феномены, искажающие исходные раздражения или возникающие при отсутствии какого бы то ни было раздражения вообще. Практикующие врачи на них часто не обращают внимание, квалифицируют как странность или аномалию. А исследователи, интересующиеся высшей нервной деятельностью, напротив, недавно стали проявлять к ним повышенное внимание: тщательное их изучение позволяет получить новые представления о функционировании мозга человека.

Профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California , San Diego), директор Исследовательского центра высшей нервной деятельности (Center for Brain and Cognition) Вилейанур Рамачандран (Vilayanur S. Ramachandran) занимается исследованием неврологических нарушений, вызванных изменением в небольших отделах мозга пациентов. Он уделил особое внимание «ложным» сенсорным феноменам в своих Рейтовских лекциях (Reith Lectures) 2003 года, которые были собраны в книгу «Рождение разума» (The Emerging mind).

«Всё богатство нашей психической жизни — наши настроения, эмоции, мысли, драгоценные жизни, религиозные чувства и даже то, что каждый из нас считает своим собственным „я“ — всё это просто активность маленьких желеобразных крупинок в наших головах, в нашем мозгу», — пишет профессор.

Память о том, чего уже нет

Одно из таких «ложных» ощущений — это фантомные конечности (phantom limb). Фантомом называют внутренний образ или устойчивое воспоминание о части тела, обычно конечности, сохраняющееся у человека месяцами или даже годами после её потери. Фантомы были известны ещё в древности. Во время гражданской войны в США это явление подробно описал американский невролог Сайлас Митчелл (Silas Weir Mitchell , 1829-1914), именно он в 1871 году впервые и назвал такие ощущения фантомными конечностями.

Любопытную историю о фантомах приводит известный невролог и психолог Оливер Сакс (Oliver Sacks) в книге «Человек, который принял жену за шляпу» :

Одному моряку в результате несчастного случая отрезало указательный палец на правой руке. Все последующие сорок лет его мучил назойливый фантом этого пальца, так же вытянутого и напряженного, как во время самого происшествия. Всякий раз, поднося руку к лицу во время еды или чтобы почесать нос, моряк боялся выколоть себе глаз. Он отлично знал, что это физически невозможно, но ощущение было непреодолимо.

Доктор Рамачандран работал с пациентом, которому ампутировали руку выше локтя. Когда учёный касался его левой щеки, пациент уверял его, что чувствует прикосновения к своей ампутированной руке — то к большому пальцу, то к мизинцу. Чтобы понять, почему же так происходило, следует вспомнить некоторые особенности нашего мозга.

Гомункулус Пенфилда

Кора головного мозга — это высокодифференцированный аппарат, строение различных её областей отличается. И нейроны, входящие в состав определённого отдела, часто оказываются настолько специфичными, что реагируют только на определённые раздражители.

Ещё в конце XIX века физиологи нашли в коре мозга собак и кошек зону, при электрической стимуляции которой наблюдалось непроизвольное сокращение мышц противоположной стороны тела. Удалось даже точно определить, какие именно участки мозга связаны с той или иной группой мышц. Позднее эту моторную зону мозга описали и у человека. Она находится спереди от центральной (роландовой) борозды.

Канадский невролог Уайлдер Грейвс Пенфилд (Wilder Graves Penfield , 1891-1976) нарисовал на этом месте забавного человечка — гомункулуса с огромным языком и губами, большими пальцами и маленькими руками, ногами и туловищем. Гомункулус есть и позади центральной борозды, только он не моторный, а сенсорный. Участки этой зоны коры мозга связаны с кожной чувствительностью различных частей тела. Позднее было найдено ещё одно полное двигательное «представительство» тела меньшего размера, отвечающее за поддержание позы и некоторые другие сложные медленные движения.

Тактильные сигналы от поверхности кожи левой стороны туловища человека проецируются в правом полушарии мозга, на вертикальном участке корковой ткани, которая называется постцентральной извилиной (gyrus postcentralis). А проекция лица на карте поверхности мозга находится сразу вслед за проекцией руки. По всей видимости, после операции, перенесённой пациентом Рамачандрана, та часть коры головного мозга, которая относится к ампутированной руке, перестав получать сигналы, стала испытывать голод по сенсорной информации. И сенсорные данные, идущие от кожи лица, стали заполнять примыкающую вакантную территорию. И теперь прикосновения к лицу ощущалось пациентом как прикосновение к утраченной руке. Магнитоэнцефалография подтвердила эту гипотезу учёного о преобразовании карты мозга — действительно, прикосновения к лицу пациента активировали не только область лица в мозгу, но и область руки в соответствии с картой Пенфилда. В обычной ситуации прикосновения к лицу активируют только лицевую область коры.

Позднее Рамачандран и его коллеги, изучая проблему фантомных конечностей, столкнулись с двумя пациентами, перенёсшими ампутацию ног. Оба получали ощущения фантомных конечностей от гениталий. Учёные предполагают, что некоторые незначительные «перекрёстные» соединения существуют даже в норме. Возможно, именно этим можно объяснить, почему ноги часто считают эрогенной зоной и воспринимаются некоторыми как фетиш.

Эти исследования позволили сделать очень важное предположение, что мозг взрослого человека обладает колоссальной податливостью и «пластичностью». Вероятно, утверждения, что связи в мозгу закладываются на эмбриональной стадии или в младенчестве и их невозможно изменить в зрелом возрасте, не соответствуют действительности. У учёных пока нет чёткого понимания, как именно использовать удивительную «пластичность» взрослого мозга, но некоторые попытки предпринимаются.

Так, некоторые пациенты доктора Рамачандрана жаловались, что их фантомные руки чувствовали «онемение», «парализованность». Об этом же писал в своей книге и Оливер Сакс. Часто у таких пациентов и до ампутации рука находилась в гипсе или была парализована, то есть пациент после ампутации оказался с парализованной фантомной рукой, его мозг «запомнил» это состояние. Тогда учёные попытались перехитрить мозг, пациент должен был получить зрительную обратную связь о том, что фантом подчиняется командам мозга. Сбоку от пациента было установлено зеркало, так что когда он смотрел на него, то видел отражение своей здоровой конечности, то есть он видел две работающие руки. Каково же было изумление участников и организаторов эксперимента, когда пациент не только увидел фантомную руку, но и почувствовал её движения. Этот опыт был повторён неоднократно, визуальная обратная связь действительно «оживляла» фантомы и избавляла от неприятных ощущений парализованности, мозг человека получал новую информацию — всё, мол, в порядке, рука двигается — и ощущение скованности исчезало.

У нас в голове живут два человечка: первый является проекцией наших чувств, а второй - проекцией наших движений. Они похожи как братья, но отличаются. У каждого свой дом - извилина коры больших полушарий головного мозга.

У нас в коре больших полушарий есть прецентральная и постцентральная извилины. Постцентральная извилина — это участок теменной доли головного мозга, где заканчиваются пути поверхностной и глубокой чувствительности, т.е. эти благодаря этим клеткам мы ощущаем касание, боль, давление, вибрацию и др. А прецентральная извилина — это участок лобной доли, в ней ней начинается пирамидный путь, который заканчиваясь на мотонейронах спинного мозга и двигательных ядрах черепномозговых нервов, то есть активность этих клеток обеспечивает сознательные движения.

Известный ученый Пенфилд использовал информацию, полученную в ходе сотен операций на мозге, для создания функциональных карт коры (поверхности) мозга. Он обобщил результаты картографии основных моторных и сенсорных областей коры и впервые точно нанёс на карту корковые области, касающиеся речи. С помощью метода электрической стимуляции отдельных участков мозга Пенфилдом было установлено точное представительство в коре головного мозга различных мышц и органов тела человека. Таким образом, этого человечка придумал канадский ученый Пенфилд, который таким наглядным образом изобразил мозг человека.

Схематично его изображают в виде «гомункулуса» (человечка), части тела которого пропорциональны зонам мозга, в которых они представлены. Пропорции этого человечка соответствуют представлению нашего тела в коре головного мозга. Около трети занимает кисть руки, еще треть — губы, язык, гортань, т.е. речевой аппарат, остальное тело непропорционально мало. Поэтому пальцы рук, губы и язык с большим числом нервных окончаний изображаются крупнее, чем туловище и ноги. Оказывается, фигура сенсорного (чувствительного) гомункулюса стоит в Британском музее вместе с моторным (двигательным).

Вот еще несколько интересностей:

1. Стимуляция (любая) кистей, лица приводит к возбуждению больших участков коры головного мозга. Поэтому эффективно делать тонизирующий массаж лица, умываться холодной водой, разминать точки на лице – это замечательно расслабляет и бодрит. Мой любимый способ взбодрится: растирание кончиками пальцев до ощущения яркого тепла крыльев носа, потом надбровных дуг, потом скул, потом перед и за ушной раковиной. Пять минут – и вы как новый.

2. Большое представительство речевого аппарата отражает важность речи в нашей эволюции. Поэтому активное возбуждение в коре может передаваться на моторную извилину и отражаться на нашей речи. Также для «борьбы» с человечком Пенфилда при заикании используют многочисленные тормозные методики, снижающие повышенный тонус речевого центра: от транквилизаторов, суггестии и гипноза до иглоукалывания, физио-, психотерапии. От замедления темпа речи через ритмизацию и напевность до продолжительного молчания. Все эти методики, придуманные врачами и логопедами, также подходят для лечения заикания.

3. Для интеллектуального развития и речи у детей важно развитие моторики кистей. Из гомункулюса следует, что две трети головного мозга заняты работой рук и речевого аппарата. И лишь маленькая треть отводится всему остальному телу. И этот чудак с большим ртом и огромными загребущими руками – это мы в истинном свете головного мозга.

4. Глядя на двигательного гомункулюса, сразу становится понятно, почему люди не замечают, когда сутулятся. Спина минимально представлена в сенсорном мозге, а в моторном еще меньше. Она по сути размером с язык, трудно его отследить.

5. Мы не воспринимаем наше тело, так как оно есть в реальности. И это может породить кучу проблем. Иллюзии сенсорной чувствительности могут быть источником проблем, например у анорексиков. Чувствительность подсказывает им, что они слишком толстые, и, хотя глаза говорят о другом, в работе двух систем восприятия происходит рассогласование. В большинстве ситуаций чувствительность «подстраховывают» зрение и осязание, потому что обычно мы видим собственные руки, ноги и туловище и параллельно понимаем, что к чему-то прикоснулись.

6. Карты мозга не являются неизменными и универсальными, а имеют разные границы и размеры у различных людей. Форма карт мозга меняется в зависимости от того, чем мы занимаемся на протяжении жизни. В 1960-е годы, когда Мерцених приступил к использованию микроэлектродов для изучения мозга, двое других ученых, тоже работавших в Институте Джонса Хопкинса под руководством Маунткастла, обнаружили, что у очень молодых животных мозг пластичен. Дэвид Хьюбел и Торстен Визел проводили микрокартирование зрительной зоны коры мозга с целью изучения процесса обработки визуальной информации. Они устанавливали микроэлектроды в зрительной зоне коры мозга котят и выяснили, что информация о линиях, ориентации и движениях визуально воспринимаемых объектов обрабатывается в разных частях коры. Они также открыли существование «критического периода» между третьей и восьмой неделями жизни, когда мозг новорожденных котят должен получать визуальную стимуляцию для нормального развития. В ходе одного из экспериментов Хьюбел и Визел зашили веко на одном глазу котенка на время периода раннего развития, чтобы этот глаз не получал визуальной стимуляции. Когда они освободили глаз котенка от швов, то обнаружили, что те зрительные области на карте мозга, которые обрабатывают информацию, поступающую от закрытого глаза, не получили никакого развития, в результате чего животное осталось слепым на этот глаз на всю жизнь. Стало очевидно, что есть некий критический период, когда мозг котят особенно пластичен, и его структура формируется под влиянием опыта.

Проанализировав карту мозга для слепого глаза, Хьюбел и Визел сделали еще одно неожиданное открытие, связанное с нейропластичностью. Та часть мозга, в которую не поступала информация от закрытого глаза, не бездействовала. Она начала обрабатывать визуальную информацию от открытого глаза, словно в мозгу не должны простаивать впустую никакие «корковые площади». То есть мозг опять нашел способ перестроить сам себя — что стало еще одним свидетельством его особой пластичности в критический период. За эту работу Хьюбел и Визел были удостоены Нобелевской премии. Однако, даже обнаружив существование пластичности мозга в раннем детском возрасте, исследователи не «переносили» эту пластичность на мозг взрослого человека.Об этом будет отдельная статья)) )

Мозг человека – сложнейший по своей организации и совершенный, по сути, орган.

Подумать только, он обеспечивает все в нашей жизни: возможность ходить, дышать, видеть, слышать, говорить, думать, жить!

Мозг координирует и регулирует все жизненно важные функции организма человека, более того мозг контролирует его поведение .

Если мозг перестает работать, то организм человека переходит в пассивное состояние, когда на любую стимуляцию, извне или изнутри, нет реакции. Человек не сможет слышать, видеть, чувствовать, осознанно двигаться – он как овощ, который просто существует, но в полной изоляции, депривации от внешнего мира.

Все мы знаем, что мозг высшего млекопитающего делится на две основные части: спинной иголовной .

Головной мозг по своей структуре симметричен .

• При рождении малыша его мозг весит примерно 300 г,
• по мере роста человека он увеличивается и у взрослого он весит около 1500 г.
• мозг мужчин, как правило, чуть тяжелее мозга женщины.

У здорового взрослого индивида вес мозга составляет около 2% от общего веса человека.

Не стоит думать, что чем больше весит мозг, тем умнее и гениальнее человек. Ученые давно доказали, что уровень интеллекта и гениальность совершенно не связаны с весом мозга.

Гениальность и интеллект зависят от количества нервных связей , которые создает сам мозг.

Что же представляет собой головной мозг человека, какие отделы он содержит?

1) Продолговатый мозг , который управляет вегетативными функциями организма человека.

Он отвечает, прежде всего, за регуляцию дыхания, сердечно-сосудистую деятельность, пищеварительные рефлексы, обмен веществ .

2)Задний мозг: мозжечок и варолиев мост.

Именно он ответственен, за координацию движений

3) Средний мозг - отвечает за первичные ориентировочные рефлексы организма человека на внешние раздражители.

Движение глаз, поворот головы в сторону источника звука или света - это работа среднего мозга, так называемого нашегозрительного центра .

4) Промежуточный мозг:

а) таламус , который обеспечивает обработку большей части импульсов от наших рецепторов (ну кроме обонятельных), а также отвечает за эмоциональную окраску информации;

б) гипоталамус , который регулирует вегетативные функции организма

В нем расположены центры чувства насыщения, голода, жажды, удовольствия, и обеспечивает регуляцию сна и бодрствования человека .

5) Передний мозг представляет собой два полушария: левое и правое. Его поверхность покрыта бороздами и извилинами, что увеличивает поверхность, следовательно, обеспечивает более совершенную работу мозга. Полушария составляют до 80% массы всего мозга.

Благодаря коре больших полушарий возможна работа высших психических функций.

Считается, что левое полушарие отвечает за мыслительные процессы, счет и письмо, а правое – за восприятие сигналов внешнего мира. Левое полушарие – абстрактно-логическое, правое – творческое и образное.

Однако в настоящее время ученые считают такое деление достаточно условным, потому что в реализации высшей психической деятельности человека, его поведении участвуют равнозначно оба полушария, хотя конечно они играют различную роль в формировании образов восприятия.

Кора головного мозга отвечает за ряд специфических функций.

• Височная доля отвечает за слух и обоняние,
• затылочная за зрение,
• теменная за осязание и вкус,
• лобная за речь, движение и мышление.

Причем чем сложнее действие, тем большая часть коры отвечает за него.

В психологии и нейропсихологии существует такое понятие как гомункулус.

Гомункулус – это некая физиологическая и психологическая метафора.

Средневековые алхимики говорили о существе, подобном человеческому, которое можно создать искусственным путем. Например, Парацельс в XVI веке предлагал такой «рецепт»: человеческую сперму, необходимо заключить в особый сосуд, потом провести с ней длительные процессы обработки (некие манипуляции) и она станет гомункулом, который надо «вскармливать» человеческой кровью.

В XVII-XVIII веках считалось, что гомункул содержится в сперме человека, а когда попадает в организм будущей мамы, то превращается в человека. Гомункул выступает здесь как «ген передачи», некое существо, живущее в теле человека, регулирующее его мораль и ценности, который управляет поведением человека.

Конечно это лишь предположения и догадки свойственные развитию мысли и науки того времени. Однако термин остался и прижился для определения сложной работы коры головного мозга человека.

Выходит, гомункулус в современной науке – это схематическое изображение моторных и сенсорных функций человека на корковой проекции. Мы видим пропорции тела человека, его функций и действий, его поведение, в соотношении к количеству коры, задействованной в работе этих функций.

Чем сложнее действие, чем мельче моторика, чем выше психическая функция, тем большая площадь коры за него отвечает.

Итак, подведем итоги:

1) нормальная работа его отделов обеспечивает функционирование всего организма, здоровье человека, возможность деятельности человека, его потенциал, его реакцию на все виды раздражителей, его поведенческие реакции.

2) работа больших полушарий - функционирование коры головного мозга, которая обеспечивает весь широкий спектр его психических функций: ощущение и восприятие, внимание, мышление и речь, его память, воображение и т.д.– словом все то, что составляет сущность его психической деятельности, его сознания.

Сознание человека – это высшая форма отражения действительности, оно связано, самым тесным образом, с работой мозга человека: с речью, мышлением (абстрактным и логическим), памятью. Сознание – это функция мозга

Именно оно обеспечивает единство и регулирование человеческой деятельности и поведения.