Механизмы мозга - Пашнина

По этим причинам значительная часть исследовании направленных на познание человеческого мозга,

проводится на животных. Разумеется, все получаемые таким путем выводы должны в конце концов проверяться на человеке: в каждом случае необходимо убедиться, что экстраполяция с мозга животного на мозг человека правомерна. Обычно удобный случай для этого рано или поздно представляется при мозговых операциях, и каждый раз ученые убеждаются в правомерности такой экстраполяции.

Интересно, что для экспериментального изучения головного мозга чаще всего используют кошек. Положение их на эволюционной лестнице достаточно высоко, чтобы получаемые выводы были в общем применимы и к человеческому мозгу; они обходятся дешевле, их легче раздобывать и содержать, чем шимпанзе, которые, конечно, наиболее близки к человеку по строению и физиологии головного мозга. Кошки обладают еще одной интересной особенностью: взрослые животные, даже различной породы, удивительно однотипны по размерам и форме черепа и мозга. Таким образом, исследователь, работающий на кошках, может точно вводить электроды в различные интересующие его отделы мозга, пользуясь стандартным набором трехмерных анатомических карт. При работе с большинством других животных, например с собаками, это совершенно невозможно.

Вернемся теперь к вопросу о расположении «конечных станций» периферических нервов в головном мозгу и рассмотрим следующий воображаемый эксперимент. Поскольку эксперимент этого типа не связан с болевыми или осязательными ощущениями, мы можем, если пожелаем, представить себе, что нашим объектом служит человек. Опыт состоит в том, что мы вводим в определенный участок мозга электрод, производим электрическое раздражение и наблюдаем действие его на субъекта. Так как «язык» центральной нервной системы состоит из импульсов потенциала действия (типа «включение — выключение»), применяемый хирургом раздражающий сигнал обычно представляет собой «залп» из коротких импульсов тока. Для нанесения раздражения используют разные частоты импульсов, хотя предпочтение, по-видимому, отдается частоте 60 импульсов в секунду — несомненно, потому, что ее легко получить и, кроме того, она находится в общем диапазоне частот, естественно встречающихся в нервной системе. Амплитуда каждого импульса составляет несколько десятых вольта, а длительность — несколько миллисекунд.

Поскольку, как мы уже видели, головной мозг состоит из ряда функционально самостоятельных органов, мы не можем знать заранее, в какой именно части мозга могли бы оказаться «конечные станции» периферических нервов. Однако совершенно ясно, с таким отделом мозга проще всего работать — конечно, с корой больших полушарий. Этот наружный покров легко доступен для электродов хирурга, и его можно исследовать без риска вызвать обширное повреждение мозговых тканей, которое могло бы произойти при слишком глубоком погружении электрода в нижележащие структуры (хотя, как мы увидим позже, головной мозг, по-видимому, обладает поразительной способностью переносить такого рода повреждения без заметных функциональных последствий). Поэтому первые эксперименты с электродами производились на коре больших полушарий, которая и до сих пор остается излюбленным объектом исследований такого рода. Эти исследования сразу же пролили свет на интересующую нас проблему. Если ввести электрод в определенный участок коры и пропустить ток, сокращается мышца ноги; при раздражении другого участка происходит движение пальца; в третьем случае сокращаются мышцы рта и т. д. Эти участки, видимо, и являются отправными пунктами электрических сигналов, посылаемых мозгом для приведения соответствующих мышц в действие. Природа расположила эти пункты в коре в определенном порядке. Участок коры, управляющий мизинцем правой руки, примыкает к участку, управляющему соседним — четвертым — пальцем той же руки; дальше располагается пункт управления третьим пальцем и т. д. Соответствующие участки для запястья, предплечья и

плеча следуют друг за другом. Таким образом, на основе этих связей можно спроецировать на поверхность коры все тело. Полученная картина, так называемый гомункулюс («маленький человечек»), показана на рис. 7. Причудливо деформированные части тела изображены здесь вдоль края вертикального поперечного разреза мозга, проведенного через область, называемую прецентральной извилиной, которая лежит чуть впереди средней части черепа. Эта полоска серого вещества около 2 сантиметров шириной спускается вниз, выходя из глубокой продольной борозды, разделяющей мозг на два полушария (рис. 8). Имен-но в этой узкой полоске коры лежат отправные пункты двигательных команд, которые мозг отдает мышцам. Поскольку правая половина мозга управляет движениями левой половины тела и наоборот, на самом деле имеются не одна, а две такие проекции; вторая проекция — зеркальное отображение показанной на рис. 7 — относится к управлению мышцами другой половины тела.

Искажение пропорций у человечка на рис. 7 обусловлено тем, что величина участка коры, контролирующего ту или иную часть тела, зависит не от размеров последней, а от требуемой сложности управления ее мышцами. Поэтому в мозгу лишь относительно небольшое количество корковой ткани предназначено для управления мышцами ног; мускулатура туловища почти не имеет своего представительства; зато рту и губам отводится много места, и особенно развита область, обслуживающая кисти и пальцы рук. Все это, разумеется, отлично соответствует необычайной быстроте и тонкости движений тех частей тела, которые особенно хорошо представлены в коре. Можно ожидать, что у животных с менее развитыми двигательными функциями рта и передних конечностей моторная область коры распределена между мышцами тела по-иному. И действительно, так оно и есть. В коре мозга свиньи необычайно много места отводится рылу, а у лошади участок кожи, окружающий ноздри, «занимает» в коре столько же места, сколько все остальное тело.

Ощущения, возникающие у человека при электрическом раздражении коры, применяемом для построения карты, подобной той, что изображена на рис. 7, чрезвычайно интересны. Как мы уже говорили, в самом головном мозгу нет осязательных и болевых рецепторов, испытуемый непосредственно не чувствует введения в его мозговую кору электрода или раздражение током Поэтому сокращение мышцы, происходящее при раздражении соответствующей точки в коре с помощью электрода, оказывается для него неожиданным. Это такое движение, которым он не может управлять и которому, конечно, не предшествует намерение совершить его.

В каждой половине коры существует не только двигательная область, но также и сенсорная область, где находятся корковые окончания афферентных нервов, приходящих с периферии тела. Каждая из сенсорных областей расположена параллельно соответствующей моторной области и лежит позади нее (рис. 8). Участок коры, занятый сенсорной областью, называется постцентральной извилиной. Раздражение осязательного рецептора в пальце правой руки ведет