Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга

В ходе своих экспериментов Мерцених доказал, что при прерывании доступа входящей сенсорной информации от пальца изменения карты мозга охватывают, как правило, область коры головного мозга размером от 1 до 2 мм. Ученые считали, что такой объем пластических изменений можно объяснить ростом отдельных нейронных ветвей. В случае повреждения нейроны мозга могут «выбрасывать» небольшие отростки, или ветви, чтобы установить связь с другими нейронами. Если один из нейронов умирает или прекращает получать входящую информацию, ветви соседнего нейрона способны вырасти на 1–2 мм для компенсации его отсутствия.

Однако если именно таков механизм пластического изменения, то это означает, что оно ограничено несколькими нейронами, расположенными рядом с местом повреждения. Таким образом, пластические изменения могут происходить между близлежащими секторами мозга, но не между теми, которые отдалены друг от друга.

У Джона Кааса, коллеги Мерцениха из Университета Вандербилта, работал студент по имени Тим Понс, которого очень интересовал вопрос ограничения области изменений 1–2 миллиметрами. Действительно ли это верхний предел пластического изменения? Или Мерцених наблюдал такой объем изменений из-за применяемого им метода, который в ряде ключевых экспериментов предполагал перерезание только одного нерва?

Понс задумался над тем, что может произойти в мозге, если будут перерезаны все нервы кисти. Затронут ли изменения область, превышающую 2 мм? И можно ли будет наблюдать изменения между секторами?

В поиске ответов на эти вопросы могли помочь обезьяны Силвер-Спринга, потому что только у этих животных входящая сенсорная информация не поступала в карты мозга в течение 12 лет. По иронии судьбы, многолетнее вмешательство РЕТА сделало этих обезьян невероятно ценными для научного сообщества. Если в природе существовало животное с масштабной реорганизацией коры головного мозга, которую можно было картировать, то это была одна из тех обезьян.

Однако было непонятно, кому принадлежат приматы, хотя они и находились на попечении NIH. Институт время от времени заявлял, что обезьяны ему не принадлежат — слишком уж много щекотливых вопросов было с ними связано, — и не решался проводить с ними эксперименты, потому что животные все еще оставались в центре внимания РЕТА, которая продолжала кампанию по их освобождению. Однако к тому времени представители научного сообщества, включая NIH, уже были сыты по горло охотой за ведьмами, организованной этой группой. В 1987 году РЕТА обратилась в Верховный суд по поводу опеки над животными, но суд отказал ей в рассмотрении дела.

Тем временем обезьяны старели, их здоровье ухудшалось, а одна из них, по имени Пол, значительно потеряла в весе. Организация РЕТА начала оказывать на NIH давление с тем, чтобы к Полу применили эвтаназию (умерщвление из милосердия), и обратилась в суд за ордером на ее проведение. К декабрю 1989 года еще одна обезьяна, Билли, почувствовала себя плохо и оказалась на грани смерти.

Мортимер Мишкин, глава Общества нейронаук и руководитель лаборатории нейропсихологии Института психического здоровья NIH, много лет назад контролировал первый эксперимент Тауба с использованием деафферентации, который ниспроверг рефлексологическую теорию Шеррингтона. Мишкин защищал Тауба во время скандала с обезьянами Силвер-Спринга и был одним из немногих, кто выступил против лишения его гранта NIH. Мишкин встретился с Понсом и, побеседовав с ним, согласился с тем, что, учитывая неотвратимость эвтаназии, с обезьянами можно провести последний эксперимент.

Это было смелое решение, так как члены Конгресса официально заявляли о том, что одобряют деятельность РЕТА. Ученые прекрасно понимали, что РЕТА может прийти в бешенство, поэтому они решили не привлекать к проведению эксперимента правительство, а воспользоваться частным финансированием.

Эксперимент заключался в том, чтобы непосредственно перед применением эвтаназии дать Билли наркоз и провести микроэлектродный анализ проекционных зон его руки в мозге. Поскольку ученые и хирурги находились под сильным давлением, они выполнили эту работу за четыре часа. Они удалили часть черепа обезьяны, ввели электроды в 124 разные точки сенсорной области коры, отвечающей за деафферентированную руку, а затем воздействовали на эту руку. Как и предполагалось, рука не посылала никаких электрических импульсов на электроды.

Затем Понс воздействовал на лицо обезьяны, руководствуясь тем, что карта мозга для лица расположена рядом с картой для руки. К его удивлению, при прикосновении к лицу обезьяны началась активация нейронов не только в карте лица, но и в карте деафферентированной руки животного — что свидетельствовало о том, что проекционные зоны лица захватили карту руки.

Еще больше ученых удивил тогда масштаб реорганизации. Самореорганизация для обработки сенсорной информации, поступающей от лица, охватила четырнадцать миллиметров карты «руки» — и это был самый большой объем реорганизации, когда-либо зафиксированный при картировании.