Дуэль нейрохирургов. Как открывали тайны мозга и почему смерть одного короля смогла перевернуть науку - Сэм Кин

Митчелл также предположил, что сам мозг участвует в создании фантомных конечностей, что было важным шагом вперед. Многие ветераны, потерявшие правую руку десятилетия назад, продолжали брать еду и писать письма этой рукой в своих снах. В отличие от электрической стимуляции этот феномен имел чисто психическую природу, а значит, зарождался внутри мозга.

Кроме того, Митчелл обнаружил, что некоторые люди, потерявшие руку или ногу в младенчестве, а следовательно, не имевшие воспоминаний о ней, тем не менее испытывали фантомные ощущения. На основании таких случаев Митчелл пришел к выводу, что мозг должен иметь неизменную психическую картину целостного тела – некий «костяк» с четырьмя конечностями, – упорно противостоящую ампутации. Внутренняя метафизика мозга отвергала физическую реальность.

Последующие работы других ученых подтвердили и дополнили открытия Митчелла. К примеру, Митчелл сосредоточился на том, как боль или паралич до ампутации может перейти на фантомную конечность, но потом ученые выяснили, что фантом может запечатлеть и менее болезненные ощущения. Некоторые пациенты ощущали фантомные обручальные кольца и наручные часы, а люди, чьи артритные суставы позволяли им чувствовать приближение грозы, сохраняли эту способность в фантомных конечностях.

Более того, неврологи подтвердили догадку Митчелла, что мозг содержит жестко запрограммированный образ целостного тела, поскольку дети, родившиеся без рук или ног, все равно ощущали фантомы. Одна девочка, которая родилась без кистей рук, выполняла арифметические упражнения в школе с помощью фантомных пальцев.

Врачи также составили каталог фантомов в совершенно новых местах. Удаление зубов может приводить к появлению фантомных зубов. После операции по удалению матки женщины могут испытывать фантомные менструальные спазмы и родовые схватки. После операции по удалению прямой кишки люди могут испытывать фантомный геморрой, опорожнение кишечника и фантомный метеоризм.

Существуют также фантомные пенисы с фантомными эрекциями. Большинство фантомных пенисов появляется после рака полового члена или шрапнельных ранений, о которых большинство из нас предпочитает не думать. Но в отличие от фантомных конечностей, которые часто оказываются парализованными и болезненными, большинство людей испытывают приятные ощущения от фантомного пениса. Эти ощущения так реалистичны, что некоторые люди начинают ходить немного странно, когда испытывают половое возбуждение. Более того, у некоторых людей фантомные пенисы приводят к реальному оргазму.

Все это доказывает, что многие внутренние ощущения и эмоции могут быть связаны с фантомами (30). Дальнейшие исследования позволили перенести ощущение фантомных конечностей из обрубков во внутренние области мозга.

Хотя Митчелл сделал фантомные конечности предметом серьезного научного исследования, эти знания не были использованы для разработки практических методов лечения. Большую часть XX века, как и во времена Митчелла, врачи просто снабжали пациентов с ампутированными конечностями разными протезами, а при обострении фантомных болей давали им опиаты.

Но в 1990-е годы исследование фантомов пережило новый расцвет, так как неврологи поняли, что это дает уникальный шанс заглянуть в центры мозга, управляющие движением, и особенно разобраться в вопросе нейронной пластичности.

Главным центром движения в мозге является моторная кора, полоска серого вещества, которая начинается возле ушей и доходит до макушки. Она посылает команды, которые передаются в мышцы через спинной мозг и периферическую нервную систему. Но сама по себе моторная кора может производить лишь грубые движения, вроде пинков и бросков. Представьте брыкающегося жеребца – это мощное движение, но оно лишено изящества. Фактически синхронные движения возникают в двух соседних участках: премоторной коре и дополнительной моторной зоне. Они координируют простые движения и превращают их в нечто более усложненное.

Если обратиться к аналогии, они играют на моторной коре, как на фортепиано, и в быстрой последовательности активируют разные зоны, извлекая сложные аккорды и арпеджио. К примеру, ходьба требует сокращения различных мышечных групп с точно рассчитанной силой в разные моменты. Младенцы, начинающие ходить, так часто падают и спотыкаются потому, что их мозг выдает фальшивые ноты.

Неврологи подтвердили, что мозг содержит жестко запрограммированный образ целостного тела.

Для выполнения сложных движений моторные зоны также нуждаются в механизме обратной связи с мышцами на каждом этапе, гарантирующей, что их команды выполняются должным образом. Эту связь в значительной степени обеспечивает соматосенсорная кора, тактильный центр мозга. Можно представить соматосенсорную область как двойника моторной коры. Как и моторная область, она представляет собой тонкую вертикальную полосу, расположенную с обеих сторон мозга, словно параллельные ломтики бекона. Обе полосы устроены одинаковым образом, то есть в каждой из них есть зоны руки, ноги, губ и так далее. И в моторной, и в соматосенсорной коре содержится «карта тела», где каждая часть тела имеет свою территорию.

В некоторых случаях эта карта читается просто, но не всегда. К примеру, как и в вашем теле, зона кисти расположена рядом с зоной предплечья, которая расположена рядом с зоной плеча, и так далее. Но в других местах топография оказывается искаженной. В частности, территория пальцев и ладони граничит с территорией лица, хотя сама рука не граничит с лицом. Точно так же территория щиколоток и ступней граничит с паховой областью.

Внутренние карты тела содержат и другие парадоксальные элементы. Оказывается, что функционирование крупных частей тела не нуждается в больших участках серого вещества. К примеру, ноги не требуют сложных инструкций для прыжков или пинков, и они не очень чувствительны к прикосновениям. В результате эти большие части тела управляются крошечными (размером с Люксембург) территориями на картах движения и осязания. Между тем губы, язык и пальцы совершают сложные движения, такие как произнесение звуков и работа с инструментами, поэтому они нуждаются больших нейронных территориях (размером с Сибирь).

Иными словами, некоторые части тела на наших внутренних картах представлены в увеличенном масштабе. Это объясняет, почему солдаты с ампутированными конечностями чувствовали отсутствующие пальцы лучше, чем пропавшие кисти, а отсутствующие кисти – лучше, чем удаленные предплечья: наш мозг уделяет больше внимания сложным моторным структурам.

Памятуя об этом, давайте рассмотрим, что происходит при ампутации руки. Во-первых, огромная территория на карте мозга внезапно погружается во тьму. Это все равно, что смотреть на США из космоса глубокой ночью, со всеми огнями и световыми линиями городских агломераций, и вдруг увидеть, как в Чикаго и окрестностях гаснет свет. Но важный момент заключается в том, что это место не остается пустым. Благодаря пластичности мозга соседние области могут колонизировать территорию пропавшей руки и воспользоваться ее нейронами для своих целей. При ампутации руки обычно происходит расширение территории лица, которая постоянно нуждается в ресурсах.

Это вторжение происходит быстро, иногда за несколько дней, и преодолевает большие расстояния по нейронным меркам – до пары сантиметров. По этой причине ученые подозревают, что такая колонизация не подразумевает обычное развитие нейронных отростков, которые вытягиваются и «захватывают» вражескую территорию. Вместо этого колонизатор, по всей вероятности, активирует уже существующие цепи, которые находились в латентном состоянии.

Опять-таки, в мозге существуют миллиарды нейронных цепей, тянущихся во всевозможных направлениях, и некоторые из них начинаются на территории лица и распространяются на соседнюю территорию руки. Большая часть сигналов в этих цепях не имеет отношения к руке, поэтому они заглушаются. Но когда территория руки прекращает активную деятельность, она утрачивает способность к сопротивлению. Соседние участки щек и губ не встречают противодействия и могут расширить свою территорию.

Но как свидетельствует исторический опыт колониальных держав, оккупация территории отличается от ее ассимиляции. Нейронных связей руки слишком много для их полного перепрограммирования, и бывшая территория руки сохраняет остатки своей идентичности. В результате новые контуры для лица перекрываются со старыми контурами для руки и смешиваются с ними, поэтому они могут срабатывать одновременно.

Что все это означает в большем масштабе – на уровне восприятия? Для некоторых инвалидов это значит, что прикосновение к лицу или движение лицевых мышц может пробудить ощущения в отсутствующей руке. К примеру, если человек поглаживает щеку, он может ощущать прикосновение к фантомному большому пальцу. Если он свистит или жует резинку, у него дергается фантомный указательный палец. Если он выдавливает прыщик на подбородке, то ощущает давление на фантомный мизинец. Даже у людей, которые осознанно не регистрируют эти двойные ощущения, сигналы в мозге перемешиваются. В целом можно сказать, что лицевые ощущения постоянно обращаются к ментальному образу руки и пробуждают фантомную конечность.