Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем - Николелис Мигель

Рис. 5.3. Разные уровни организации мозга, на которые электромагнитные поля нейронов могут оказывать прямое и одновременное воздействие (рисунок Кустодио Роса).

В целом релятивистская теория мозга пытается учесть различные наблюдения, выходящие за пределы возможностей интерпретации в рамках традиционных теорий нейробиологии, таких как классическая модель зрения с упреждающей связью, предложенная Дэвидом Хьюбелом и Торстеном Визелем. Например, вводя понятие собственной точки зрения мозга, релятивистская теория мозга дает физиологическое объяснение тех наблюдений, которые привели к формулировке принципа контекста. Теория предполагает, что у животных в разных поведенческих состояниях (под наркозом, бодрствующих и полностью подвижных или бодрствующих, но обездвиженных) наблюдается разное динамическое состояние мозга. И по этой причине «собственная точка зрения мозга» очень сильно различается у животных под наркозом, у которых она фактически отсутствует, и у животных, активно вовлеченных в анализ окружающего пространства, у которых собственная точка зрения мозга выражена в полной мере. Поскольку ответ мозга на один и тот же сенсорный стимул зависит от сравнения входящего сенсорного потока с существующей у мозга собственной моделью мира, вызванные сенсорными стимулами реакции должны в значительной степени различаться в состоянии под наркозом или в полном бодрствовании/подвижности. Именно это и наблюдается в самых разных экспериментах на животных, затрагивающих тактильные, вкусовые, слуховые, зрительные и обонятельные системы. И то же самое должно быть справедливо для людей в разном эмоциональном состоянии. Например, хорошо известно, что иногда во время боя солдаты временно не испытывают боли, которая в нормальной ситуации была бы мучительной и невыносимой.

Вообще говоря, пример боли хорошо иллюстрирует идею о том, что сложный мыслительный опыт может создаваться за счет взаимодействия электромагнитных полей нейронов, описывающих ментальное пространство. Хотя уже идентифицированы нейроны, связанные с разными аспектами ноцицепции (т. е. обработки информации, связанной с болью), мы еще не понимаем, каким образом действие дистрибутивных сетей нейронов многих кортикальных и субкортикальных структур создает сложное интегральное ощущение боли (с учетом разнообразных факторов, включая спектр эмоций). Например, не удается выявить полный спектр связанных с болью ощущений и эмоций путем электрической стимуляции какого-либо отдельного участка коры, который, как было показано, участвует в возникновении боли.

В соответствии с релятивистской теорией мозга, сложность в идентификации конкретного источника болевого ощущения объясняется тем, что боль или любая другая сложная ментальная или когнитивная функция возникает в результате взаимодействий нейронов, распределенных на обширном участке нервной ткани, и созданных ими электромагнитных полей. В рамках релятивистской терминологии ощущение боли зависит от сочетания многих факторов (локализации и интенсивности боли, воспоминаний о предыдущих ноцицептивных стимулах и эмоционального состояния). Таким образом, предполагая, что боль возникает в аналоговом элементе мозга под действием цифровых сигналов нейронов и мнемонических образов, объединяющихся и создающих специфические электромагнитные поля, мы можем идентифицировать механизм, посредством которого эмоциональные, контекстуальные и исторические факторы играют столь важную роль в модуляции входящих ноцицептивных сигналов с периферии тела, и определить, почему одни и те же ноцицептивные сигналы не всегда вызывают одинаковые субъективные ощущения боли.

Другие клинические данные также подтверждают существование аналогового компонента в мозговых процессах. Например, интересный ряд явлений, известных как расстройства схемы тела, согласуется с релятивистской теорией мозга и возможной физиологической ролью электромагнитных полей нейронов. Самое известное явление из этого ряда – ощущение фантомной конечности, уже описанное в главе 3. Это часто наблюдаемое явление, при котором потерявшие конечность пациенты продолжают ощущать ее присутствие. После ампутации большинство людей не только чувствуют отсутствующую конечность, но и сообщают о мучительных болях в конечности, которой больше нет.

В процессе работы над проектом «Снова ходить» я вновь столкнулся с явлением фантомной конечности. Все пациенты с параличом нижних конечностей, участвовавшие в нашей программе упражнений, испытывали фантомные ощущения в нижней части тела после начала обучения использованию интерфейса «мозг-машина» для контроля движений ног виртуального футболиста. На первой фазе упражнений пациенты погружались в виртуальную реальность, что позволяло им с помощью электроэнцефалической активности управлять движениями виртуального футболиста, получая синхронизированные зрительные и тактильные сигналы, описывающие виртуальную прогулку по футбольному полю. Зрительная обратная связь осуществлялась через очки виртуальной реальности, а тактильная информация, отражающая момент соприкосновения ноги футболиста с поверхностью земли, поступала за счет стимуляции кожи предплечий. При взаимодействии с этим интерфейсом «мозг-машина» и источником виртуальной реальности все пациенты вновь испытывали отчетливое ощущение владения собственными ногами. Они сообщали, что чувствовали, как ноги движутся и касаются земли, хотя их ноги оставались парализованными, а двигались лишь ноги виртуального игрока. Для нас это было большим сюрпризом, учитывая, что описанное тактильное ощущение передавалось через предплечье пациента. Каким-то образом, наблюдая за перемещением виртуального игрока по виртуальному футбольному полю и испытывая на предплечье тактильный стимул, соответствующий контакту ноги виртуального игрока с поверхностью земли, мозг парализованных пациентов генерировал живое фантомное ощущение. В некоторых случаях это ощущение вызывало у наших пациентов слезы из-за эмоционального переживания того, что они словно вновь передвигаются на собственных ногах.

Существует и проблема иного рода, когда пациенты с когнитивным дефицитом навыков высокого порядка, так называемым односторонним пространственным игнорированием, не способны ориентироваться и действовать в пространстве, локализованном со стороны, противоположной поврежденной стороне теменной доли. Одностороннее пространственное игнорирование чаще всего наблюдается у пациентов с обширными повреждениями коры правого полушария. После обширного инсульта или травматического повреждения теменных областей с правой стороны пациенты не узнают левую сторону собственного тела и внешнего пространства. Жертв такого поражения легко распознать, поскольку они оставляют левую сторону тела неодетой и неухоженной. Кроме того, если их просят пройти через длинный коридор, повернуть налево и войти в дверь, такие люди обычно проходят чуть дальше вперед, поворачивают направо, а затем, когда достигают нужной двери, вновь поворачивают направо, чтобы выполнить инструкцию. Если их просят нарисовать часы, висящие перед ними на стене, такие пациенты изображают замкнутый круг, а затем размещают все цифры, соответствующие часам, на правой части рисунка.

Релятивистскую теорию мозга подтверждает и другой удивительный пример – иллюзия резиновой руки, при которой здоровый человек сообщает, что рука манекена ощущается как его собственная биологическая рука. Для создания этой иллюзии одну руку человека удаляют из его поля зрения и размещают перед ним руку и кисть манекена. Затем экспериментатор на протяжении 3–5 минут синхронным образом дотрагивается до спрятанной руки человека и до руки манекена. И когда экспериментатор прекращает дотрагиваться до руки человека, но продолжает дотрагиваться до руки манекена, большинство людей воспринимают руку манекена как свою собственную.

Ощущение фантомной конечности, одностороннее пространственное игнорирование и иллюзия резиновой руки позволяют предположить, что головной мозг имеет априорный внутренний и постоянно действующий образ тела, который очень быстро изменяется в соответствии с переживаемым опытом. Этот внутренний образ тела отвечает за все сенсорные и аффективные пути, посредством которых мы воспринимаем обладание собственным телом. Канадский нейробиолог Рональд Мелзак назвал этот образ тела нейроматрицей и предположил, что некоторые его составляющие определяются наследуемыми генетическими факторами. Однако Мелзак не указал ни на один возможный нейрофизиологический механизм, поддерживающий это внутреннее, создаваемое нейронами представление тела с момента нашего рождения и до самой смерти.