Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни - Ребекка Шварцлоуз

и где люди воспринимают наиболее чутко. Кроме того, люди допускали ошибки в оценке размеров[27], основываясь на тактильном опыте, – то же самое мы наблюдали в случае зрительного опыта. Два укола, произведенные на одинаковом расстоянии друг от друга, воспринимаются более отдаленными, если уколоть указательный палец (с увеличенным отображением на карте S1), чем если уколоть предплечье, бедро или спину. Мы оцениваем расстояние точнее, если воспринимаем теми частями тела, которые на карте мозга представлены с увеличением. Однако люди недооценивают расстояние, когда чувствуют теми частями тела, которые отображены на карте S1 “мелким шрифтом”. Восприятие зрительных и тактильных сигналов зарождается внутри черепной коробки. И в случае V1 и S1 пределы того, что мы в состоянии воспринимать, и точность этого восприятия в значительной степени определяются тем, как искажены карты мозга.

Подобные эксперименты прекрасно демонстрируют фундаментальную связь между увеличением на карте нашего мозга и возможностями восприятия. На самом деле нейробиологи уже некоторое время назад это предсказывали. И такая удивительная связь имеет значимые последствия. Если способность человека к осознанному ощущению и описанию словами определяется отображением информации на его мозговых картах, есть надежда, что мы сможем узнать о его субъективном перцептивном опыте путем изучения реальных и видимых схем этих карт. По сути, я смогу в какой-то степени понять, что значит быть вами, если посмотрю на карты вашего мозга. Даже если мы говорим на разных языках и вы совсем не владеете моим, я могу вглядеться в содержимое вашей головы и получить истинную информацию о том, что вы видите, чувствуете и ощущаете.

Более того, возможность осознавать субъективный опыт других существ на основании анализа карт их мозга не ограничивается представителями нашего вида. Если бы эволюция описывалась поэмой, в этой поэме, совершенно очевидно, были бы рифмы. Многие мотивы в организации мозга и тела, в том числе и в картах мозга, выглядят одинаково у представителей всего царства животных. У целого ряда животных, включая всех млекопитающих, карты, подобные S1, принимают тактильную информацию от рецепторов на коже фактически тем же самым образом, как наша карта S1 получает информацию от рецепторов на нашей коже. Такие же, как у нас, общие принципы отображения и обработки тактильных сигналов реализуются на карте S1 у крыс. Конечно, строение нашего тела отличается от строения тела крысы, и поэтому поверхность нашей кожи имеет другую топографию. И уже это отличает нашу карту S1 от карты крысы. Но самые поразительные различия между картами S1 разных существ связаны именно с тем, как эти карты искажены.

Хотя карта S1 каждого конкретного существа искажена уникальным образом, в человеческих картах S1 больше сходства, чем различий, и на них области пальцев и губ невероятно увеличены по сравнению с областями, которые соответствуют другим частям тела, таким как спина и ноги. В результате у всех нас обычно наиболее чувствительными являются одни и те же участки тела, в частности кончики пальцев. Кончики пальцев человеческих рук, снабженные дополнительными тактильными рецепторами на коже и увеличенным отображением в коре S1, выполняют в тактильных ощущениях такую же функцию, как центральная ямка в зрении. А что можно сказать о других существах с другим строением тела и другим способом существования? Как искажены их карты S1 и что это позволяет узнать об ощущениях этих животных? Я могу в некоторой степени определить ваши ощущения путем анализа вашей мозговой карты, и то же самое мы можем сделать для обезьяны, крысы или енота.

Одним из новаторов в данном направлении исследований был профессор Кембриджа Эдгар Адриан, занявшийся этим вопросом в начале 1940-х годов. Этот худой активный человек одинаково ловко манипулировал электрическими измерительными приборами, фехтовал и гонял по тихим улочкам на мотоцикле[28]. Десятью годами ранее Адриан был удостоен Нобелевской премии за работу, в которой показал, как общаются между собой нейроны. Когда на политической арене сгустились облака, вылившиеся в хаос Второй мировой войны, Адриан сконцентрировал внимание на изучении тактильных ощущений. Кожа посылает в мозг сигналы о давлении, которое на нее действует, но как? И что мозг делает с этими сигналами? Адриан исследовал это в своей лаборатории – в пыльном полуподвале, заполненном старым оборудованием, которое один из посетителей назвал “самым знаменитым скопищем хлама”[29].

Первыми в лабораторию профессора прибыли кошки. Затем кролики, собаки и несколько обезьян – ничего подобного факультет физиологии ранее не видывал. Потом начали прибывать овцы, козы и свиньи, безусловно, привлекшие к себе внимание. Когда прибыли шетлендские пони, удивился даже верный ассистент профессора. Но это разнородное сборище существ было намеренно эклектичным. Все эти животные были частью плана Адриана, намеревавшегося раскрыть секреты их карт S1.

Адриан имел электрическое записывающее устройство, которое позволяло ему анализировать активность мозга живых существ напрямую с помощью электрода. Система напоминала систему Пенфилда, с той разницей, что Адриан с помощью электрода регистрировал активность нейронов, а не вызывал их искусственное возбуждение. Устройство Адриана было подключено к громкоговорителю, так что в тот момент, когда электрод регистрировал всплеск электрической активности из-за возбуждения нейронов, громкоговоритель издавал звук. В результате Адриан научился различать, что делают клетки, к которым подходил электрод. Когда электрод касался нейронов, которые были готовы реагировать и ожидали получения информации, но не сигнализировали о каком-то ощущении, он слышал “глухой” клеточный сигнал. Но когда клетки возбуждались, он слышал “шипящий” звук – шквал щелчков, обозначавших быструю волну возбуждения[30].

Когда профессор приводил в лабораторию животное – будь то кот, кролик, собака или обезьяна, – он его усыплял с помощью наркоза, чтобы животное не двигалось и не чувствовало боли. Затем он вскрывал часть черепа и вводил электрод, чтобы регистрировать тактильные сигналы, прибывающие в область S1. Каждый раз, помещая электрод в новое место, он ходил вокруг животного, методично дотрагиваясь до разных участков тела и регистрируя “шипящий” звук, который свидетельствовал о возбуждении клеток. Когда раздавался этот звук, он отмечал расположение электрода в мозге и участок кожи, прикосновение к которому вызывало возбуждение именно этих нейронов. Так с помощью рук, ушей, ручки и терпения Адриан находил и отображал соматосенсорную карту S1 каждого животного.

Когда дело дошло до шетлендских пони, ассистент помогал профессору располагать животных стоя при помощи деревянных подпорок; гладкая голова пони покоилась на мешках с песком. Когда животное засыпало, профессор отпускал ассистента и начинал неторопливо исследовать тактильную карту[31]. Он вновь и вновь обходил тело, дотрагиваясь до морды, боков, узкого сустава (бабки) прямо над копытом. Он трогал животное руками, покалывал перышком или надавливал на кожу стеклянной или