Просто осязание

Пенфилд методично перемещал электрод по открытой поверхности мозга, спрашивая пациента: «Что ты сейчас чувствуешь?» Пациент мог ответить: «Я чувствую покалывание в левом запястье», или «Я чувствую запах подгоревшего хлеба», или «Я слышу музыку, которую слышал в последний раз в детстве». Манипуляции с центральной бороздой вызывали подер гивание ноги, сжатие кулака или высовывание языка. Стимуляция первичной соматосенсорной коры вызывала жужжание или покалывание в разных местах на противоположной стороне тела. Пациенты сообщали, что эти вызванные мозгом ощущения совсем не похожи на естественные прикосновения, и с привычным осязанием их не спутаешь. Скорее, они походили на грубый симулякр сенсорного опыта, оторванный от настоящей палитры ощущений и контекста.

Помощник Пенфилда записывал каждое движение или ответ пациента в тетрадь с пронумерованными линиями. Затем, после стимуляции, он вставлял булавку с крошечным пронумерованным флажком, чтобы сопоставить номер стимуляции с зарегистрированной реакцией. Через некоторое время поверхность мозга выглядела как миниатюрная версия поля для гольфа. Проанализировав результаты, ученые обнаружили удивительную картину: в первичной соматосенсорной коре существует карта поверхности тела. Когда сигналы от прикосновений поступают в ствол мозга, а затем передаются в таламус и кору головного мозга, они не полностью перемешиваются. Скорее, аксоны, которые иннервируют соседние участки кожи, остаются рядом друг с другом, и, за некоторыми исключениями, такие соседские отношения сохраняются вплоть до коры для формирования сенсорной карты.

Тем не менее, карта немного странная (рисунок 2.6), поскольку ее составные части были поделены и пересобраны, так, например, лоб примыкает к большому пальцу, а гениталии, как мужские, так и женские, соседствуют с пальцами ног. Кроме того, руки, губы и язык на карте огромны. Ноги лишь несколько увеличены, а спина, туловище и гениталии относительно небольшие. Конечно, конфигурация ясна: области, которые увеличены на карте коры – это те, которые имеют высокую плотность механорецепторов в коже, особенно телец Меркеля, обеспечивающих разницу ощущений при касании.

Рисунок 2.6. Сенсорная карта поверхности тела Пенфилда

Рисунок 2.7. Звездонос. Одиннадцать пар мясистых лучей-придатков окружают нос этого животного

Рисунок 2.8. Сенсорная карта звездоноса в первичной соматосенсорной коре

Является ли увеличение определенных областей кожи на сенсорной карте уникальным явлением для млекопитающих с их сверхчувствительными пальцами и губами? Чтобы ответить на этот вопрос, мы можем исследовать полуводное североамериканское млекопитающее по имени звездонос, или звездорыл (рисунок 2.7). Это маленькое почти слепое существо, примерно в два раза больше мыши, роет тоннели с помощью сильных передних лап возле ручьев и прудов, где оно может как прятаться, так и плавать. Щупальца в виде звезды вызывают разные реакции у людей: некоторые находят их милыми, но большинство внешность звездоноса шокирует.

Каждый луч наделен группами клеток Меркеля вместе с тельцами Пачини и свободными нервными окончаниями, формируя изящные тактильные органы, возможно, самые чувствительные среди млекопитающих. Звездоносные кроты используют свои лучи, исследуя от десяти до пятнадцати мест каждую секунду. Обнаружив добычу в виде червя, улитки или мелкой рыбы, они немедленно пожирают ее; время от обнаружения до поглощения пищи составляет около 120 миллисекунд.

Неудивительно, что на сенсорной карте первичной соматосенсорной коры крота со звездным носом видно огромное увеличение звезды за счет туловища, хвоста и задних лап (рис. 2.8). Этот принцип дизайна примени́м ко многим видам: участки кожи с высокой плотностью механосенсорных рецепторов увеличены на основной сенсорной карте мозга.

Копнув глубже, можно обнаружить, что на самом деле существует серия сенсорных карт, расположенных в смежных областях коры. Первичная соматосенсорная кора у приматов разделяется на четыре меньшие по размеру зоны, каждая со своей причудливо искаженной картой. Помимо получения информации непосредственно от таламуса, эти четыре области тесно связаны друг с другом. Они также отправляют информацию в соседние области, высшую соматосенсорную кору, не связанную напрямую с таламусом. В настоящее время в соматосенсорной коре головного мозга приматов найдено в общей сложности десять различных карт тела (четыре в первичной коре, шесть в верхней коре) и еще могут быть обнаружены другие.