Мигель Николелис – Истинный творец всего. Как человеческий мозг сформировал вселенную в том виде, в котором мы ее воспринимаем (страница 23)

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.

Очевидно, что ни ампутированная конечность, ни резиновая рука манекена не создают тактильных или проприоцептивных импульсов, поэтому классическое объяснение восприятия, предложенное Хьюбелом и Визелем, никак не может учесть эти явления. Дело в том, что их классическая теория предполагает, что для восприятия любого тонкого соматосенсорного ощущения, поступающего от конечности, ее боли или движения, в ней должны создаваться соответствующие тактильные, болевые или проприоцептивные сигналы, которые затем передаются по периферическим нервам и сенсорным путям в наш мозг, где сначала из этих стимулов извлекаются ключевые сенсорные свойства, а затем они каким-то образом связываются в цельное перцептивное описание конечности. Теория Хьюбела и Визеля также не может ответить на вопрос о том, какой механизм используется для решения задачи создания цельного многомерного восприятия объекта или нашего собственного тела. Поскольку эти условия не соблюдаются в случае феноменов фантомной конечности, одностороннего пространственного игнорирования и иллюзии резиновой руки, для них требуется другое объяснение. Более того, никакие элементы модели Хьюбела и Визеля не объясняют слияние множества сенсорных и аффективных ощущений, посредством которых мы обычно ощущаем самих себя.

По моему мнению, многие явления, связанные с существованием у нас в мозге схемы тела (и ощущения самих себя), могут быть описаны исключительно в соответствии с ожиданиями мозга (аналоговой ментальной абстракции) относительно конфигурации тела человека, которая, хотя и заложена изначально в наших генах, активно адаптируется и поддерживается на протяжении всей жизни. Согласно этой точке зрения, мозг создает внутри себя ожидание того, что должно иметься в теле человека, на основании комбинации накопленных воспоминаний, исходно заложенных нашим генетическим багажом (например, что тело имеет две руки и две ноги), и перцептивного опыта, накопленного за всю жизнь. В каждый момент жизни мозг непрерывно проверяет точность этого внутреннего образа тела, соответствующего его собственной точке зрения, путем анализа входящих сенсорных сигналов, непрерывно передаваемых от тела центральной нервной системе. Пока этот образ подтверждается периферическими сигналами, все хорошо, и мы воспринимаем наше тело во всей его целостности. Но если происходит значительное изменение потока периферической сенсорной информации (например, когда конечность ампутирована или скрыта из поля зрения), возникает несоответствие между содержащимся в мозге образом тела, созданном нейронами, и его реальной физической конфигурацией в данных условиях. В результате этого расхождения люди с ампутированной конечностью испытывают живое ощущение, исходящее от уже отсутствующей конечности, или, в случае иллюзии резиновой руки, воспринимают руку манекена в качестве своей собственной. Повреждения элементов кортикальных сетей, ответственных за создание этих ожиданий мозга, как в случае с односторонним пространственным игнорированием, в значительной степени изменяют восприятие физических границ нашего собственного тела.