Ребекка Шварцлоуз – Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни (страница 11)

Вот почему так важно понимать, как именно искажены карты нашего мозга: эти карты, в свою очередь, искажают наше осознанное восприятие. Этот удивительный факт составляет ядро данной книги и лежит в основе концепции ландшафтов мозга. Ландшафт мозга – это территория, описываемая картой мозга. Это искаженная версия реальности, нанесенная на карту внутри нашей головы. Если бы план бостонского метро был картой мозга, его ландшафтом был бы город Бостон – растянутый и искаженный в масштабе, соответствующем масштабу этой карты. Аналогичным образом ландшафт нашей карты V1 – это версия зрительной сцены у нас перед глазами, которая искажена в результате увеличения.

На рис. 10 отражена попытка визуализировать ландшафт на карте V1. Вообразите, что разглядываете знаменитую “Мону Лизу”. Когда вы на нее смотрите, то, что вы видите в конечном итоге, искажено картами вашего мозга. Воображаемый пузырь на рисунке показывает, что наблюдатель воспринимает больше информации и подробностей в центре той части полотна, на которую направлен его взгляд.

По этой причине Мона Лиза в мысленном пузыре может показаться вам искаженной: естественно, каждый раз, глядя кому-то прямо в лицо, вы не воспринимаете его нос или губы слишком объемными. Но вы получаете большой объем информации о носе или губах – а это важнейшая информация для узнавания человека или определения его эмоционального состояния. К счастью, наша зрительная система умеет корректировать эффект увеличения в соответствии с воспринимаемым размером предметов. Представьте себе, как бы мы занимались спортом или пользовались инструментами, не делая подобных поправок. Предметы казались бы крохотными, пока мы не переводили бы взгляд прямо на них – тогда они внезапно увеличивались бы в размере в сотни раз. Как в таком мире можно взять в руки чашку с кофе или поймать мяч? Другие области мозга помогают скорректировать наше восприятие размера предметов, так что каждый раз при перемещении взгляда предметы не раздуваются и не сжимаются из-за увеличения на карте V1. Такой механизм позволяет видеть тончайшие детали легкой улыбки Моны Лизы и не воспринимать ее губы размером с комнату.

Рис. 10. Концептуальное представление искаженного зрительного ландшафта, который отражен на карте V1. Воспринимаемые зрительные подробности зависят от особенностей искажения карты мозга, прежде всего от увеличения деталей, находящихся в центре поля зрения. Художник Пол Ким.

Несмотря на такое полезное устройство, мы все же иногда ошибаемся в оценках размера, что, по-видимому, связано с увеличением на картах мозга. Когда психологи анализируют мнения людей о размерах предметов, находящихся в разных точках их поля зрения, выясняется, что восприятие размеров предметов действительно в некоторой степени зависит от того, в каком участке поля зрения они находятся[23]. Мы достаточно хорошо оцениваем размеры предметов, находящихся в центре того пространства, куда направлен наш взгляд, но мы систематически недооцениваем размеры предметов на периферии поля зрения. Чем дальше на периферии зрения находится предмет, тем меньшим по размеру он нам кажется. Короче говоря, увеличение на карте V1 оказывает значительное влияние на восприятие деталей и также в некоторой степени сказывается на восприятии размеров предметов.

Уайлдер Пенфилд был новатором в области нейрохирургии и нейробиологии начала XX века. Он заложил основы лечения пациентов, страдавших от разрушительных эпилептических припадков, и в процессе этой работы он первым очертил в живом человеческом мозге соматосенсорную карту S1.

Для купирования приступов эпилепсии Пенфилд направлял свой скальпель прямо на источник болезни – на мозг[24]. Пациентам обеспечивали местную анестезию, вызывавшую онемение черепа, что позволяло Пенфилду и его коллегам открыть череп и разглядеть внутри змеевидные складки коры головного мозга[25]. Прежде чем удалить опухолевую или поврежденную ткань, ставшую причиной приступов, Пенфилд должен был эту ткань найти. Ему также необходимо было понять функцию соседних участков коры, чтобы отделить скальпелем важные ткани, так чтобы в дальнейшем человек продолжал чувствовать, говорить и двигаться. Для этого Пенфилд подводил электрод непосредственно к поверхности мозга пациента. Мозг не имеет собственных болевых рецепторов, так что пациенты не испытывали от электрода никакого дискомфорта.

С помощью электрода Пенфилд посылал в каждую выбранную точку мозга слабый электрический импульс. Этот импульс нарушал естественную активность нейронов, так что становилось понятно, что они делают. Когда Пенфилд стимулировал участки карты S1, пациент мог чувствовать покалывание или оцепенение в какой-то части тела. Пациенты во время операции не спали, а играли активную роль: сообщали о своих ощущениях и выполняли просьбы хирурга говорить, читать или двигаться в нужный момент. Они также должны были сообщать, если чувствовали приближение приступа, что означало, что зонд Пенфилда, вероятно, коснулся поврежденной ткани, являющейся триггером приступа.

Когда процесс поисков завершался, Пенфилд с коллегами знали, где находится ткань, вызывавшая приступы, и какие важные функции мозга реализуются по соседству. Вооружившись этими знаниями, они могли наиболее эффективно извлечь проблемную ткань, сохранив пациенту способность говорить и двигаться. Эта техника стимуляции мозга в процессе хирургической операции давала пациентам максимальную возможность выкарабкаться, сохранив способность двигаться, говорить и функционировать, как раньше, но с меньшим количеством мучительных приступов или вообще без них. На самом деле этот метод настолько хорош, что широко применяется до сих пор.

В результате анализа мозга сотен людей Пенфилд и его коллеги узнали о расположении карт, описывающих движения и прикосновения, в том числе о расположении соматосенсорной карты S1. У человека, как и у других животных, правая сторона тела представлена в левой стороне мозга, и наоборот. В каждом полушарии мозга эта карта простирается от боковой части мозга (примерно за ухом) до верхушки. Схема строения и расположения карты показана на рис. 11. На одном краю карты (на одной стороне мозга) отображается одна сторона внутренней части рта, язык и губы. По мере продвижения вверх, к верхней части мозга, на карте появляются внешние поверхности лица, а затем большой палец и остальные пальцы руки, а также другие части руки и плеча на этой же стороне тела. Наконец, под самой верхушкой черепа располагается карта торса, таза, ног и ступней этой стороны тела.

Рис. 11. Схема человеческой тактильной карты S1. Представлена половина карты, соответствующая участкам на противоположной стороне тела. Художник Пол Ким.

На рисунке наблюдается странность: создается впечатление, что на этой карте элементы “перемешаны”, как в неправильно собранном пазле. Самое странное несоответствие выражается в резком переходе ото лба к большому пальцу руки, хотя в человеческом теле нет функциональной связи между этими частями тела.

Странное соседство лица и большого пальца на карте S1 – пример нарушения непрерывности; это точка, в которой карта отходит от идеального и точного отображения строения тела. В таких точках разрыва нарушается принцип отображения соседних сигналов из внешнего мира (например, прикосновений к соседним точкам на коже) на соседних участках ткани мозга. На большинстве карт эти разрывы невелики, но в некоторых случаях, как на человеческой соматосенсорной карте S1, они могут быть огромными. Чтобы понять смысл этих разрывов, представьте себе кожуру апельсина (рис. 12). Не существует способа представить сферическую поверхность в плоском виде, не разрезав ее или не растянув. Картографы сталкиваются с такой же проблемой, когда создают двумерное изображение поверхности Земли. Где-то нужно сделать разрез, разрушающий непрерывность поверхности сферы. Если читать карту мира буквально, восточная и западная части Тихого океана окажутся на максимальном расстоянии друг от друга, хотя в реальности у них общая вода и одни и те же волны.

Рис. 12. Трудности изображения трехмерных поверхностей на двумерных картах. Художник Пол Ким.

Чтобы превратить поверхность сферы в плоский прямоугольник, картографам приходится еще и растянуть части земного шара у полюсов, что приводит к увеличению размера Европы, Северной Америки и Австралии по сравнению с размерами Южной Америки, Африки и других территорий, расположенных ближе к экватору. В таком типе карт, как гомолосинусоидальная проекция Гуда, такого искажения нет, поскольку эта карта не прямоугольная и имеет больше разрезов, как показано на рис. 12.

Конечно, человеческое тело – не сферическое. Оно имеет протяженные выросты (такие как руки, ноги, пальцы) и глубокие и сложные углубления (такие как внутренняя полость рта и горло). И поэтому действительно сложно аккуратно превратить его поверхность в двумерную карту коры мозга. Нужны разумные разрезы и разрывы, как при расплющивании апельсиновой кожуры.

Но человеческая карта S1, обнаруженная Пенфилдом, не только прерывистая, но и чрезвычайно искаженная. Как и на карте V1, отображение в некоторых участках имеет значительно большее увеличение, чем в других. Человеческие пальцы, включая большой палец, и кисти сильно увеличены, так же как язык и лицо. Подобно тому, как увеличение на карте V1 усиливает остроту зрительного восприятия, увеличение на карте S1 усиливает чувствительность кожи. Экспериментатор, проверяющий остроту ваших тактильных ощущений, может попросить вас нащупать крохотные выпуклости на поверхности и определить, расположены ли они равномерно или неравномерно. Или может надавливать на отдельные точки на коже и спрашивать, чувствуете ли вы одно прикосновение или два. Острота тактильных ощущений у человека выше в тех частях тела, которые на карте S1 отображаются с увеличением. В частности, возможно, вы почувствуете два надавливания на кончик указательного пальца, если расстояние между двумя точками надавливания около миллиметра, то есть меньше толщины десятицентовой монеты. Но различить два прикосновения в области спины можно лишь при условии, что это расстояние в 70 раз больше – примерно в ширину женской ладони.