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

Внутри классических областей моторной коры, ответственных за движения кисти и предплечья, исследователи обнаружили зоны, ответственные за протягивание руки. Когда они стимулировали точки в этой зоне, обезьяна всегда выставляла противоположную руку, но в какую именно точку пространства она ее протягивала, зависело от конкретного места стимуляции. Например, когда стимулировали одну точку на карте в левой моторной коре, правая рука животного всегда вытягивалась непосредственно вперед. Стимуляция других точек заставляла животное вытягивать руку в другом направлении, например вверх или влево.

По-настоящему удивительным свойством этой миниатюрной карты, встроенной в более общую двигательную карту мозга обезьяны, было то, что она описывала не столько специфические движения, сколько их конечную цель. Например, какое именно движение вызывала стимуляция участка, отвечающего за вытягивание руки прямо перед собой, зависело от того, где рука обезьяны находилась в момент начала стимуляции. Если рука находилась над головой, стимуляция вызывала движение руки вниз. Но если рука изначально была внизу, стимуляция того же участка заставляла руку подниматься. Вне зависимости от того, откуда начинала двигаться рука обезьяны, стимуляция этого участка приводила руку в одно и то же положение по отношению к телу животного. Это наблюдение позволило сделать важный вывод: двигательная карта не отражает движения отдельных мышц или конечностей. Она отображает конечную цель и положение участка тела в пространстве относительно туловища. По сути, это не карта движения или пространства, а скорее карта двигательного пространства.

Ученым удалось показать, что карта двигательного пространства, как и многие карты мозга, искажена за счет увеличения. Когда обезьяны совершают естественные движения по собственной воле, они почти всегда берут предметы или манипулируют ими на уровне лица или груди[113]. И участок карты мозга обезьяны, описывающий двигательное пространство на уровне груди и головы, непропорционально велик по сравнению с участками, отображающими другие области двигательного пространства. На самом деле примерно три четверти сложных движений рук обезьяны, вызванных стимуляцией моторной коры, приходились на эту часть пространства. Короче говоря, двигательная карта искажена в соответствии с наиболее частыми движениями животного. Самые обширные территории отведены под двигательное пространство, которое в наибольшей степени определяет поведение и выживание животного.

Со времен клинических исследований Джексона представления о строении карты M1 неоднократно пересматривались. Что же в целом известно о карте M1 и о тех параметрах, которые определяют ее строение? Во-первых, карта организована в соответствии с движущимися частями тела, но эта организация путаная и неточная. Во-вторых, карта построена в соответствии с целевыми точками в пространстве вокруг тела, но лишь в некоторых случаях. В-третьих, она разделена на зоны в соответствии с ключевыми типами действий, необходимых для выживания. На первый взгляд такие схемы организации кажутся если не несовместимыми, то как минимум запутанными. Но в действительности строение моторной коры является элегантным решением важнейшей проблемы: движения не предопределены. Существует почти бесконечный набор движений тела и несколько координат, связывающих одно движение с другим. Двигательная карта M1 представляет собой большой и сложный компромисс, объединяющий по меньшей мере три ключевые координаты на одной двумерной карте на поверхности мозга.

Подобно тому, как увеличение на сенсорных картах позволяет понять, от какой жизненно важной информации зависит восприятие, искаженность двигательных карт отражает ключевые способы взаимодействия живых существ с их средой. У макак на карте мозга есть обширные зоны для лазания, прыжков, вытягивания конечностей, жевания и лизания, поднесения предметов ко рту, перевода взгляда и защиты[114]. В моторной коре мыши есть зоны для бега, груминга, захвата передними лапами, вытягивания или прижатия вибрисс и передачи ультразвуковых сообщений[115].