Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия - Роб Десалл

Пути коннектома расположены в основном в белом веществе, и действительно, именно здесь проходят наиболее важные проводящие пути нервной ткани, участвующие в более сложных связях. Диффузионно-тензорное изображение особенно хорошо показывает связи путей в белом веществе. Люди по сравнению с другими приматами и даже млекопитающими отличаются плотностью белого вещества. Это означает, что также, по всей вероятности, существуют и различия в плотности связей. В частности, в человеческом мозге более высокое соотношение белого и серого веществ, и это наиболее заметно в префронтальной коре (рис. 16.4).

Что касается связи, то исследователи определили следующее: только одна четверть заметных связей между приматами общая для обезьян, человекообразных обезьян и людей. Есть также определенные области человеческого мозга, где расположено чрезмерное количество связей, и они коррелируют с определенными функциями мозга. Хорошими примерами являются такие области, как области Брока и Вернике, которые отвечают за уникальную человеческую способность – речь. Исследование с помощью ДТМ показывает, что связи в нескольких частях мозга приматов (в основном во внешней средней части мозга) сохраняются и у обезьян, и у человекообразных обезьян, и у людей. Но другие части префронтальной коры и нижняя теменная часть (область, расположенная чуть позади префронтальной коры) мозга демонстрируют очень интересное и более сложное отличие человека.

По мере того как низшие приматы расходились в эволюционном плане с обезьянами, а человекообразные обезьяны, в свою очередь, тоже делали это, мозг увеличивался. В более продвинутом мозге (таком, как наш) образовывалось большее количество связей. Системы зеркальных нейронов у приматов являются хорошим примером этой тенденции. Зеркальный эффект был впервые показан у макак, но это свойство проявляется также и у шимпанзе, и у людей. Методы визуализации мозга, такие как ДТМ, раскрывают нейронные связи зеркальной системы, и исследователи до мельчайших деталей изучили эти связи. Диффузионно-тензорная визуализация показала, что у приматов системы зеркальных нейронов имеют три уровня организации. У макак, шимпанзе и людей присутствуют зеркальные нейронные связи в лобно-височной части мозга, и они распространяются в лобно-теменной области мозга с помощью очень специфических нервных клеток. Но именно в этой области останавливается путь зеркальных нейронов у макак. У людей же и шимпанзе зеркальные связи распространяются в нижнюю височную кору. А вот там зеркальные связи шимпанзе заканчиваются, и только у людей они распространяются в верхнюю теменную кору. Эрин Хехт и ее коллеги построили модель, объясняющую эти различия, и предположили, что именно таким образом и появились «различия в зеркальных системах связности и способности реагировать (учитывая видовые различия в поведении, включая адаптацию к подражанию и социальное обучение использованию инструментов)».

Рис. 16.4. Белое и серое вещество в поперечном сечении мозга

Но вот еще один панглоссианский момент. По-видимому, основная цель сравнения размеров и связей мозга макаки, шимпанзе и человека заключается в объяснении огромных различий в поведении видов. Нет никаких сомнений, что именно мозг – источник той огромной разницы, которую мы видим между собой и другими видами приматов. Тем не менее мы должны быть осторожны, прислушиваясь к бездоказательным выводам доктора Панглосса о том, что эти различные связи зеркальной системы мозга привели к эволюционному скачку, подобному созданию инструмента. Впрочем, такое предположение – прекрасная гипотеза, требующая проверки.

Макаки отлично распознают лица, что очень важно для их социальной организации. Мои читатели, если у них нет когнитивного расстройства, называемого прозопогназией, наверняка в курсе, какое значение для представителей нашего вида имеет узнавание лиц. Есть два вида прозопогназии: травматический и врожденный. В обоих случаях страдает латеральная затылочно-височная извилина, расположенная глубоко в области височной доли и отвечающая за обработку зрительной информации. Следовательно, там и обрабатывается необходимая для распознавания лиц информация. И действительно, именно в том месте у макак могла бы находиться нейронная сеть, отвечающая за эту способность. У людей ответственная за распознавание черт лица структура находится ближе к задней части мозга (и ниже), чем у макак, и объяснить эту разницу можно, рассмотрев путь развития мозга обезьяны и человека. Четкую разницу между человеком и макакой показывает связанность ответственных за распознавание лица нейронов. Результаты исследований связанности нейронов у людей показали, что в области мозга, отвечающей за распознавание лиц, существуют два потока нейронов, выполняющих эту функцию. Данные потоки работают примерно так же, как зрительные потоки «что» и «где», описанные в главе 13. Один из потоков распознавания лиц дорсальный, а другой вентральный, и между ними существует лишь слабая связь. У макак, как и у людей, есть дорсальный поток и множество связей внутри его, но у человека второй поток в процессе эволюции развился независимо. Поэтому результаты свидетельствуют о наличии существенной разницы в механизме распознавания лиц у макак и людей. Но как насчет шимпанзе, которые гораздо ближе к человеку, чем макаки?

Джессика Тауберт и Лиза Парр исследовали реакцию шимпанзе на лица. Чтобы понять подход исследователей, важно знать, что распознающие лица области человеческого мозга гораздо более детерминированно реагируют на лица, чем на другие предметы, такие как обувь или стулья. Все лица содержат изображение буквы «Т» (рис. 17.1). Два глаза образуют горизонтальную перекладину Т, а нос и рот – вертикальную. Согласно выводам ученых, распознавание этой Т-образной формы и есть информация первого порядка о распознавании лица. Это первый шаг, который позволяет продвинуть информацию дальше по нейронному потоку, отвечающему за распознавание лиц, в так называемые потоки второго порядка. Тауберт и Парр сначала задались вопросом: служит ли информация первого порядка (то есть определение Т-образной формы) основой реакции шимпанзе на лица? Или же эта реакция более сложна и обезьяны используют так называемые «лунные» картинки? Это изображения лиц или других предметов с максимальной контрастностью, когда остаются только черный и белый цвета и почти нет информации, которую можно трактовать как черты лица.

Тауберт и Парр создали «лунные» изображения лиц шимпанзе, человеческих рук и неодушевленных предметов, таких как обувь. Фокус в том, чтобы создать серию таких картинок с градуированными черно-белыми тонами различной контрастности. Если говорить о людях, то при оптимальном контрасте таких изображений путь второго порядка системы распознавания человеческого лица уменьшается, и единственное, что мы используем для распознавания изображения, – это информация первого порядка. Информация второго порядка – это то, что мы применяем для узнавания определенных людей. Поэтому в случае высококонтрастного лица на картинке мы сможем распознать его как лицо, но не сможем узнать человека.