Просто осязание

Итак, где именно во всем этом множестве взаимосвязанных карт мозга происходит чудо? Как возникает наше богатое, нюансированное и глубокое чувство осязания из этой сумасшедшей паутины разумной плоти? Мы сознательно воспринимаем давление на конкретное место нашего тела, потому что активирована определенная группа нейронов в коре. Это может происходить естественным путем, путем стимуляции кожи, или искусственно – путем прямой стимуляции мозга, как это делал Пенфилд. Но это только первая небольшая часть объяснения. Многое еще предстоит понять о том, как мозг создает наш опыт в тактильном мире. Однако есть несколько общих принципов, которые стоит знать.

Информация поступает от кожи к мозгу. Каждый нейрон в первичной соматосенсорной коре в конечном итоге получает поступающую информацию от многих нервных волокон, иннервирующих соседние участки кожи. Например, одиночное нервное волокно, проходящее через руку и передающее информацию клеток Меркеля от кончика пальца к спинному мозгу, будет реагировать на стимуляцию только в небольшой точке около 1 мм в диаметре на кончике пальца.

Но из-за этой конвергентной передачи сигналов управляемый нейрон на карте первичной соматосенсорной коры, вероятно, реагирует на стимуляцию в гораздо более широкой области, около 5 мм в диаметре. Важно отметить, что эта конвергентная сигнализация не является случайной и, следовательно, не просто размывает точность тактильной информации. Скорее, подключая определенную группу управляемых волокон к одному и тому же корковому нейрону, можно создать кортикальный нейрон, реагирующий на конкретный сенсорный элемент, например, тонкий стержень, проложенный поперек подушечки пальца. Конвергентная передача сигналов еще более драматична в областях, которые редко иннервируются: один нейрон в части сенсорной карты, представляющей спину, может быть активирован стимулами на поверхности размером более 50 кв. см кожи.

В первичной соматосенсорной коре конвергенция приводит к минимальному смешиванию информации: сигналы от четырех механосенсорных рецепторов хранятся раздельно. Некоторые группы нейронов реагируют преимущественно на Меркеля, другие – на Мейснера, а третьи – на Пачини. Так, например, один столбец кортикальной ткани диаметром около 0,6 мм может принимать сигналы Мейснера с подушечки большого пальца левой ноги, а другой – сигналы Меркеля с правой стороны нижней губы.

Последовательная обработка в мозге извлекает все более сложную сенсорную информацию. Если мы рассмотрим блок-схему областей в коре головного мозга, которые обрабатывают сенсорную информацию, на первый взгляд она покажется перемешанной (рисунок 2.9). Однако при дальнейшем рассмотрении начинают проявляться некоторые закономерности. Есть четыре области, которые составляют первичную соматосенсорную кору, каждая из которых получает сигналы аксонов непосредственно от таламуса, хотя область 3b получает их львиную долю. Напротив, область 2 получает немного информации от таламуса, но также активируется всеми тремя другими основными областями неокортекса: 3a, 3b и 1.

Рис. 2.9. Схема соединений сенсорных областей обработки в мозге

Сделав записи нейронов в области 3b во время стимулирования кожи, мы обнаружим, что наиболее эффективный стимул для их активации довольно прост – это тонкий стержень, проложенный поперек кончика пальца под определенным углом. Однако этот же простой стимул слабо активирует нейроны в области 2, которые сильно реагируют только на более сложные стимулы, такие как двумерные или трехмерные фигуры (например, бейсбольный мяч в руке). Если лабораторные животные получат повреждения в области 3b, результат будет удивительным: животные станут нечувствительны к прикосновениям настолько, что, кажется, они не подозревают о качестве или даже о существовании сенсорных раздражителей. Напротив, повреждение области 2 производит гораздо более тонкий эффект: эти животные все еще могут различить материалы, но их способность распознавать объекты с помощью одного прикосновения теряется.