Мозг рассказывает. Что делает нас людьми - Вилейанур С. Рамачандран

Представьте себе, что происходит при ампутации руки. Самой руки больше нет, но в мозге все ещё остаётся карта руки. Работа этой карты, смысл её существования в том, чтобы отображать эту руку. Руки уже никогда не будет, но карта в мозге никуда не девается. Она упорно продолжает отображать руку, каждую секунду, день за днём. Эта карта и объясняет фантомную конечность почему конечность чувствуется ещё долго после того, как реальная конечность из плоти и крови была отрезана.

Ну а как теперь объяснить странную склонность приписывать осязательные ощущения, идущие от лица, фантомной руке? Осиротевшая мозговая карта продолжает отображать отсутствующие руку и ладонь, даже если их уже нет, но не получает больше реальных входящих осязательных сигналов. Она вслушивается в мёртвый канал и, так сказать, жаждет сенсорных сигналов. Имеется два возможных объяснения тому, что происходит дальше. Первое заключается в том, что сенсорный входящий сигнал, идущий от кожи лица на мозговую карту, начинает активно вторгаться на незанятую территорию, отвечающую за отсутствующую кисть. Нервные волокна, идущие от кожи лица, которые в обычных условиях входят в лицевую часть коры, отращивают тысячи новых нервных ответвлений-усиков, которые переползают в карту руки и создают новые здоровые синапсы.

В результате этих перекрёстных проводных соединений осязательные сигналы, относящиеся к лицу, активизируют не только карту лица, как это происходило бы в норме, но и карту кисти в коре мозга, которая кричит «рука!» высшим областям мозга. Конечный результат состоит в том, что пациент чувствует, что к его фантомной кисти прикасаются всякий раз, когда прикасаются к его лицу.

Второе возможное объяснение состоит в том, что ещё перед ампутацией сенсорный сигнал от лица посылается не только в лицевую область, но и частично вторгается в область кисти, как будто это резервные войска, готовые вступить в бой. Но эти отклоняющиеся от нормы связи обычно молчат, возможно, потому, что они постоянно тормозятся или подавляются нормальной активностью основной сигнальной линии, идущей от кисти. В таком случае ампутация обнаруживает эти неактивные в нормальной ситуации синапсы, так что прикосновение к лицу активизирует клетки в области мозга, отвечающей за кисть. В свою очередь, это заставляет пациента испытывать ощущения, как будто бы возникающие в отсутствующей кисти руки.

Независимо от того, какая из этих двух теорий отращивание новых нервных ответвлений или обнаружение подавляемых сигналов верна, во всем этом есть важная информация для медицины. Целым поколениям студентов-медиков твердили, что триллионы нейронных связей мозга закладываются во время внутриутробного развития и в раннем детстве, в то время как мозг взрослого теряет способность образовывать новые связи. Такое отсутствие пластичности, отсутствие способности восстанавливать или принимать новую форму часто использовалось как оправдание, когда пациентам говорили, почему им следует ожидать лишь очень небольшого восстановления функций после инсульта или травматического повреждения мозга. Наши наблюдения решительно опровергли эту догму, в первый раз показав, что даже основные карты чувствительности мозга взрослого человека могут изменяться на расстоянии в несколько сантиметров. Нам удалось использовать технику сканирования головного мозга, чтобы непосредственно показать правоту нашей теории: мозговые карты Виктора изменились так, как и было предсказано (рис. 1.3).

Вскоре после того, как наши данные были опубликованы, доказательства, подтверждающие и расширяющие эти открытия, стали поступать от многих исследовательских групп. Два итальянских исследователя, Джованни Берлукки и Сальваторе Альоти, выявили, что после ампутации пальца обнаружилась «карта» одного-единственного пальца, аккуратно нанесённая на лицо, как и предполагалось. У другого пациента был удалён тройничный нерв (чувствительный нерв, иннервирующий лицо), и вскоре на его ладони обнаружилась карта лица, что является точным обращением того, что мы уже наблюдали. Наконец, после ампутации ноги у другого пациента ощущения от пениса чувствовались в фантомной ноге. (Действительно, пациент утверждал, что теперь оргазм распространялся на ногу и изза этого был «намного сильнее, чем когда-либо».) Такое происходит из-за ещё одной странной непоследовательности мозговой карты тела: карта гениталий находится прямо возле карты ноги.

Рис. 1.3. Карта МЭГ (магнитоэнцефалограф) поверхности тела у пациента с ампутированной правой рукой. Заштрихованная область кисть, чёрные области лицо, белые области верхняя часть руки. Обратите внимание, что область, соответствующая правой кисти (заштрихованная), отсутствует в левом полушарии, но этот участок активируется, когда дотрагиваются до лица или верхней части руки

Мой второй эксперимент с фантомными конечностями был ещё проще. В двух словах, я сделал простое устройство с использованием обычных зеркал, чтобы заставить двигаться парализованные фантомные конечности и таким образом ослабить фантомную боль. Чтобы объяснить принцип работы, сначала я должен объяснить, почему некоторые пациенты могут «двигать» своими фантомными конечностями, а другие нет.

Многие пациенты с фантомами отчётливо ощущают, что они способны двигать отсутствующими конечностями. Они говорят слова вроде «Я машу рукой на прощание» или «Я тяну руку, чтобы ответить на телефонный звонок». Конечно, они хорошо понимают, что их рука в действительности не делает всего этого у них нет галлюцинаций, они просто безрукие, но субъективно у них есть живое ощущение, что они действительно двигают своим фантомом. Каков источник этих ощущений?

Я предположил, что они исходят из двигательных командных центров в передней части мозга. Из введения вы можете вспомнить, как мозжечок с точностью регулирует наши движения благодаря следящей системе управления. Чего я тогда не упомянул, так это того, что теменные области также принимают участие в этой системе управления, используя, в сущности, такой же механизм. Кратко напомню: исходящие двигательные сигналы к мышцам фактически передаются теменным долям, где они сравниваются с сенсорными обратными сигналами от мышц, кожи, суставов и глаз. Если теменные доли обнаруживают какое-либо несовпадение между предполагаемым движением и действительным движением руки, они дают корректирующие поправки в следующий круг двигательных сигналов. Вы используете такую следящую систему управления все время. Это то, что позволяет вам, например, во время завтрака найти на столе свободное место для тяжёлого кувшина с соком, не расплёскивая сок и не стуча кувшином по всему столу. А теперь представьте, что происходит, когда рука ампутирована. Двигательные командные центры в передней части мозга «не знают», что руки нет, они работают на автопилоте, так что они продолжают посылать двигательные сигналы отсутствующей руке. Кроме того, они продолжают отсылать копии сигналов теменным долям. Эти сигналы приходят в осиротевшую, испытывающую недостаток в сигналах область руки вашего центра создания образа тела в теменной доле. Эти копии сигналов двигательных команд ложно интерпретируются мозгом как действительные движения фантома.