Кортикальный гомункул

На картинке изображена вовсе не древняя статуэтка и даже не произведение авангардного искусства. Этот странный гомункул — иллюстрация того, как мозг видит физическое тело. Он живёт в голове каждого из нас.

Природа нервной системы в общих чертах электрическая. "На пальцах" она подчиняется законам кибернетики. Основа её работы лежит в рефлексах, что было доказано академиком Павловым в начале XX века.

Рецептор получает стимул, преобразует его в электрохимический сигнал и даёт на центры высшей обработки. Здесь начинается магия. Сигнал может усиливаться, гаситься и даже проходить через процедуру видоизменения. Сформированный приказ уходит через нервы на орган-исполнитель. Monkey sees action — neuron activation. По русски оно звучит как "обезьяна видит — обезьяна делает".

В теле нет малозначимых органов. Все они равны и, как водится, некоторые органы равнее других. Человек эволюционировал как говорун-ремесленник. Логично, что поля коры головного мозга, отвечающие за иннервацию рук и лицевой мускулатуры, развиты сильнее прочих зон.

Гомункул, живущий в коре головного мозга — воплощение абстрактной интерпретации тела.

Площадь коры, отвечающей за вычисления движений, зависит от иннервации того или иного органа. Чем больше нейронов занимаются работой с пальцами рук — тем лучше эти пальцы работают. Читатель может проверить это в домашних условиях. Достаточно взять ручку и написать своё имя. Сначала правой рукой. Потом — левой.

А теперь усложняем эксперимент. Попробуйте написать что-то, орудуя ногой. Результат никого не оставит равнодушным.

Конечно, нога меньше приспособлена к сложным и дифференцированным движениям. Её функция всё-таки опорная. Впрочем, некоторые люди категорически не согласны с природными ограничениями. Кто-то потерял руки в результате травмы. Кто-то родился без них. Тем не менее, такие товарищи не желают зваться инвалидами. Порой они рисуют целые картины, бросая вызов нашим представлениям о возможном.

Как им это удаётся? Нервная система пластична. Она умеет адаптироваться к требованиям среды. Поэтому сенсорный и моторный гомункул будут выглядеть немного по-разному у каждого человека.

Гомункул ювелира будет обладать непропорционально огромными руками. Гомункул оратора или певца похвастается развитыми губами и языком.

За открытие мы должны благодарить доктора Уайлдера Пенфилда и коллег. Их имена — Эдвин Болдри и Теодор Расмуссен. Исследователи наблюдали за электрической активностью в мозгах пациентов, перенесших нейрохирургические вмешательства. Это позволило нарисовать топографическую карту кортикальных полей. На втором этапе учёные попросту облекли математические выкладки в трёхмерный вид.

Кортикальные гомункулы наглядно показывают, что мозг — это прибор, который вырабатывает то, что мы зовём миром. Будучи запертым в костяном бункере, он едва ли взаимодействует с объективной реальностью. О том, что происходит вокруг, мозг узнаёт благодаря "камерам видеонаблюдения".

Какую роль тут играет сознание? Сложный вопрос. Начнём с того, что личность и "самость" человека — нечто более сложное, чем каскад электрохимических реакций.

Есть такой метод диагностики под названием "электроэнцефалограмма". Его суть простая. Врач крепит электроды на голову пациента и смотрит, как по монитору ползут графики. Когда ЭЭГ только появилась, на неё возлагали огромные надежды. Кое-кто думал, что с ней мы сможем читать мысли. Но нет.

Всё, что даёт ЭЭГ — это соотношения разных ритмов. По ним можно судить, есть в мозге осмысленная активность или нет. Это важно для неврологии, нейрохирургии и реаниматологии.

Человек, перенесший сосудистую катастрофу, может заиметь грубые нарушения сознания. Помимо известных оглушения, сопора и комы существует куча переходных фаз. Одной из них является "синдром запертого человека". При нём пациент всё слышит и понимает, но не способен шевельнуться или даже открыть глаза. Тогда собственное тело становится глубоким зинданом. Как из него выйти? Как достучаться до узника? Как выяснить, остался ли кто-то в голове?

ЭЭГ в комплексе с другими методами технологичной диагностики позволяет ответить на этот вопрос. Благодаря им врачи корректируют схемы лечения и реабилитации. Тут можно вспомнить шкалу ком Глазго, шкалу FOUR и прочие штуковины из арсенала специалистов, но эта тема гораздо больше, чем возможно раскрыть в одной заметке.

Впрочем, рано или поздно "Биореактор" вернётся к этой теме.

Текст: 

Источники:

1. Wilder Penfield, Edwin Boldrey. SOMATIC MOTOR AND SENSORY REPRESENTATION IN THE CEREBRAL CORTEX OF MAN AS STUDIED BY ELECTRICAL STIMULATION (англ.) // Brain. — 1937. — Vol. 60, iss. 4. — P. 389–443. — ISSN 1460-2156 0006-8950, 1460-2156

2. Marc H. Schieber. Modern coordinates for the motor homunculus // The Journal of Physiology. — 2020-10-23. — Т. 598, вып. 23. — С. 5305–5306. — ISSN 1469-7793 0022-3751, 1469-7793. — doi:10.1113/jp280712.

3. Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии) / Зенков Л. Р.. — 3-е изд.. — Москва: Изд-во МЕДпресс-информ, 2004. — 368 с. — 3000 экз. — ISBN 5-901712-21-8.

Источник: vk.com

Комментарии: