Просто осязание

Самые опытные пользователи алфавита Брайля в среднем читают со скоростью около 120 слов в минуту, а некоторые могут разгоняться до скорости 200 слов. Это требует чрезвычайно быстрой обработки тактильной информации: каждый символ Брайля должен быть распознан в течение примерно 1/20 секунды (50 миллисекунд).

Когда Луи Брайль разработал свою систему письма, он не знал о свойствах сенсорных окончаний кожи. Он основывался на собственном тактильном опыте, установив достаточно далекое расстояние между точками, чтобы точка не могла быть принята за соседнюю, и достаточно компактное для того, чтобы полная решетка из двух рядов могла уместиться под одним кончиком пальца.

Какие из четырех видов сенсоров на кончике пальца настроены для кодирования символов Брайля? Чтобы ответить на этот вопрос, Кеннет Джонсон и его коллеги из Медицинской школы университета Джона Хопкинса сделали запись работы одиночных нервных волокон, в то время как символы Брайля были отсканированы на кончике пальца субъекта. Затем они нанесли на график электрическую активность в сетке, чтобы сформировать визуальное изображение информации, передаваемой четырьмя различными типами нервных волокон (рисунок 2.5A). Этот замечательный эксперимент продемонстрировал, что только волокна Меркеля точно представляли рисунок точек Брайля. Волокна Мейснера создавали размытое изображение, в то время как глубинные датчики (Пачини и Руффини) вообще не могли кодировать точки Брайля. Когда этот эксперимент был повторен с использованием увеличенных латинских букв системы Гаюи, волокна Меркеля также смогли их кодировать, но полученное в результате изображение нейронов выявило неопределенность, присущую этой системе. Изучив рисунок 2.5B, вы можете увидеть, что нейронные реакции на некоторые буквы легко спутать: C, G, O и Q почти идентичны, R выглядит как H, а P аналогичен F. Действительно, когда испытуемых просили назвать римские буквы, отсканированные на кончике пальца, эти группы букв оказались наименее узнаваемыми.

Рисунок 2.5. Реакция одиночных аксонов, иннервирующих кончик пальца человека, на рельефные буквы Брайля и Гаюи

Если бы слепой читатель системы Брайля потерял пальцы, смог бы он распознавать точки другими чувствительными участками тела, например, половыми органами? Это возможно в принципе, так как гениталии (как гладкие, так и покрытые волосами, как мужские, так и женские) чувствительны и могут обнаружить крошечные вмятины на коже. Тем не менее, их рецепторы не позволяют определить точное местоположение, текстуру или форму объектов, прижатых к коже. Эти участки кожи терпят неудачу в попытках различить слабое касание, потому что плохо снабжены мелкими сенсорами осязания, прежде всего окончаниями Меркеля.

Типичный нейрон имеет клеточное тело, содержащее ядро с молекулой ДНК и другие органеллы, а также два различных типа выступающих волокон, дендриты и аксоны. Дендрит, разветвленная структура для приема сигналов, пассивно проводит электрические сигналы через тело клетки к аксону, передатчику внутри нейрона. В начале аксона существует особая зона, которая генерирует импульсы. Эти импульсы могут распространяться регенеративным способом (словно пламя, движущееся вниз по фитилю, непрерывно воспламеняющее каждый следующий сегмент) на большие расстояния. Достигая концевого участка аксона (терминали), импульс серией биохимических реакций запускает высвобождение химического нейротрансмиттера, который рассеивается через крошечный заполненный жидкостью промежуток, чтобы активировать особые рецепторы нейротрансмиттера в дендрите следующего нейрона. Место такого контакта между нейронами называется синапсом. Процесс, посредством которого электрические сигналы преобразуются в химические, а затем вновь в электрические в принимающем нейроне, называется синаптической передачей.

Нейроны, передающие тактильную информацию от кожи к спинному и головному мозгу, устроены не как типичные дендритно-аксонные структуры. Вместо этого у них есть единственный длинный аксон, идущий от точки на коже, которую они ощущают, к спинному мозгу. Тело клетки прикреплено к аксону небольшим отростком, лежащим в глубине. Клеточные тела многих сенсорных нейронов сгруппированы вместе в структуру, называемую ганглием дорсального корешка, который находится непосредственно за спинным мозгом. Существует множество пар дорсальных корешковых ганглиев (по одной на каждой стороне тела), каждая из которых связана с одной из позвоночных костей.