Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах

Возможно, именно благодаря этой уверенности Фрич и Гитциг игнорировали препятствия, из-за которых многие другие ученые на их месте просто из удобства (или благоразумия) изменили бы гипотезу. Опыты Фрича и Гитцига заключались в том, чтобы проводить электростимуляцию открытых зон мозга живых собак, а также удалять части их церебральной коры. Проводи эти опыты любой другой ученый, ему потребовалась бы большая лаборатория и операционный стол с надежными ремнями. Ни Фрич, ни Гитциг не могли позволить себе подобного. Тогда Гитциг предложил использовать пустую спальню в собственном доме, и – как ни странно – Фрич согласился с тем, что это замечательная мысль.

Опыты Фрича и Гитцига вызывают в воображении жуткую картину. Эта картина становится лишь мрачнее от мысли, что большую часть операций они проводили на туалетном столике пустой спальни, а не в стерильной лаборатории. Первым делом Фрич и Гитциг удаляли собакам часть черепа – кому целую половину, кому лишь часть над лобной долей. Далее, они использовали легкие удары током – силу которого настраивали на основе чувствительности своих же языков, – чтобы возбуждать нейроны в различных участках мозга (не забывайте: пусть это и звучит болезненно, действия, направленные на мозговую ткань, не вызывают боли, потому что у мозга нет болевых рецепторов). Когда они стимулировали определенную зону в одном из полушарий мозга, собака невольно дергала противоположной полушарию лапой. А стимуляция близлежащих областей мозга приводила к тому, что собаки двигали шеей. Фрич и Гитциг поняли, что совершили открытие века. Впоследствии они опишут «отдельные двигательные центры» – зоны головного мозга, отвечающие за движение тех или иных частей тела.

Чтобы подтвердить итоги своего исследования, они решили повредить предполагаемые «двигательные зоны» и посмотреть, приведет ли это к нарушению двигательных функций, совсем как повреждение зоны Брока приводило к нарушениям речи. Они взяли пару собак (которым все-таки сделали анестезию) и с помощью все того же электричества определили, какая область отвечает за движение лап. Затем они использовали тупую сторону скальпеля и выскребли соответствующую зону головного мозга собаки.

Точность измерений в их опытах оставляла желать лучшего. Ученые заявили только, что у одной собаки удалили мозговую ткань «размером с небольшую линзу», а у другой – «побольше»². Однако у обеих собак проявились одинаковые симптомы – разной была лишь степень их проявления. Лапа, противоположная поврежденному полушарию мозга, уже не слушалась собаку как прежде. При ходьбе она уезжала в сторону, из-за чего животное падало. Если собака садилась, то эта лапа не поддерживала ее вес и животное валилось набок.

После повреждения мозга собак не парализовало, но они испытывали очевидные трудности в передвижении. Причем симптомы касались именно тех частей тела, которые до этого невольно двигались из-за электрической стимуляции удаленных впоследствии областей мозга. Фрич и Гитциг нашли то, что искали: они открыли двигательную кору головного мозга.

Двигательная кора головного мозга

Фрич и Гитциг определили, что часть коры собачьего мозга отвечает за движение. Последующие исследования подтвердили, что двигательная кора есть и у людей. Однако нейробиологам понадобилось еще какое-то время, чтобы разобраться в том, как она устроена. Добиться этого им удалось в основном благодаря электростимуляции мозга пациентов с эпилепсией. Пик подобных исследований пришелся на конец XIX – начало XX в.

В конце XIX столетия немецкий нейрохирург Федор Краузе впервые вылечил эпилепсию хирургическим путем. Он использовал легкие удары током, чтобы активировать различные участки открытой коры головного мозга пациента без анестезии и обнаружить область, которая вызывает симптомы, предшествующие припадкам (ауру – изменения в восприятии, которые пациенты с эпилепсией испытывают незадолго до припадка). Найдя соответствующую зону, Краузе удалил расположенную там мозговую ткань. Поскольку этот участок мозга отвечал за симптомы эпилепсии, количество припадков у пациента уменьшилось.

Двигательный гомункулус Пенфилда. Двигательная кора – это крупная серая зона головного мозга. Изображения частей тела наложены на те области двигательной коры, которыми они «управляют». Размеры частей тела соотносятся с размерами зон двигательной коры, которые за них отвечают (например, на руки приходится большая площадь двигательной коры, чем на ноги)

В ходе операции помощник Краузе записывал, что происходит после электростимуляции того или иного участка мозга. Благодаря этому ученый нашел у человека то же, что Фрич и Гитциг обнаружили у собак, – область коры головного мозга, которая при стимуляции приводит тело в движение. Совсем как Фрич и Гитциг, Краузе обнаружил, что стимуляция различных участков коры мозга приводит к движению различных частей тела. Когда он стимулировал один участок, пациент невольно дергал ногой, другой – рукой и т. д.