Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

Что для одного – крик, для другого – писк; что для одного – музыка, для другого – невыносимый шум.

Генри Роллинз, музыкант

Любой, кто хоть раз испытывал тяжелое похмелье после бурно проведенной ночи, знает, каково это, когда все плывет, кружится и качается перед глазами. В мае 2006 года четверо техногиков в течение четырнадцати часов обсуждали этот феномен в чате, наперебой предлагая «лекарства» от этого недуга. Вот один гэг оттуда: «Единственное, что я могу вам посоветовать, – это забиться в угол комнаты и изо всех сил держаться за стены. Затем позвоните предкам и скажите им, что мир на самом деле вращается вокруг вас». Перебор с алкоголем – дело нешуточное, но на этом примере легко объяснить, как работает равновесие у человека. В главе 5 я описывал строение внутреннего уха. Часть этой структуры необходима для слуха, но полукружные каналы внутреннего уха предназначены для равновесия.

Полукружные каналы формируют своего рода трехмерную систему координат с осями X – Y – Z, известную как вестибулярный аппарат. Все три полукружных канала заканчиваются ампулами, и в этой области они сходятся вместе. Сами каналы заполнены жидкостью – эндолимфой. Внутри каждая из трех ампул заполнена желеобразной ячеистой структурой. Это купула, на которой расположены небольшие реснички, или волоски, отходящие от ее поверхности. Эти реснички снабжены нервами и соединены с мозгом. Если вы поворачиваете голову, жидкость смещается под действием инерции, вызванной поворотом головы. Каждая купула, как поплавок на удочке, движется в обратном направлении, чуть запаздывая, что вызывает изгиб ресничек в ампуле. Сгибание волосков вызывает потенциал действия в каналах, который передается в мозг, где информация интерпретируется, чтобы помочь нам удержать равновесие. Однако равновесие – это не только то, где в пространстве находится наша голова.

Вокруг нас постоянно какое-то движение, да и мы сами движемся. Даже то, как мы воспринимаем свое положение в пространстве, включает в себя хаотичное движение – броуновское движение жидкости в полукружных каналах. Если бы все это броуновское движение распознавалось вестибулярным аппаратом, с равновесием была бы полная неразбериха: мозг бы просто задымился от перегрузки, получая столько ложной информации. Меес Мюллер с коллегами разработал модель для изучения того, как полукружные каналы справляются с воздействием броуновского движения. Эта модель рассматривает несколько особенностей строения волосковых клеток купулы. Стоит отметить, что волоски этих клеток в десять раз длиннее, чем волоски в слуховой системе, в десять раз более упруги (кохлеарные волоски слуховой системы сгибаются намного легче) и в сто раз труднее смещаются, чем кохлеарные волоски. Благодаря волосковым клеткам купулы эта странная система с трехосным вестибулярным аппаратом позволяет справиться с броуновским движением и сохранить равновесие (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Строение внутреннего уха. Органы равновесия – слева, а слуховой аппарат – справа

Вся информация из полукружных каналов отправляется в мозг и объединяется с информацией из трех других источников – глаз, мышц и суставов[22]. Информация из всех трех органов чувств передается в ствол головного мозга, где интерпретируется, взаимодействуя с мозжечком и корой головного мозга. Эти две области мозга важны, потому что позволяют остальной части тела реагировать на первоначальное движение, из-за которого возникла потребность в равновесии. Мозжечок играет важную роль, поскольку координирует сложные движения тела, а кора головного мозга – потому что предоставляет информацию из памяти и усвоенного опыта для того, чтобы «устранить крен».

Фигуристы лучше всех держат равновесие. Их пируэты – сложнейший вызов вестибулярному аппарату, но спортсмены справляются с нагрузкой. Как только фигурист начинает вращаться в какую-то сторону, купула быстро смещается в противоположном направлении из-за инерционных свойств эндолимфы. Реснички купулы, или волоски, сгибаются, указывая мозгу, что голова движется в направлении вращения. Но по мере увеличения количества оборотов (примерно через десять секунд) жидкость в каналах полностью увлекается окружением, и чувствительность к этому вращению исчезает. Даже при таких экстремальных возмущениях купулы, как во время исполнения классических элементов – винта, бильмана, волчка, либелы или заклона, фигуристы грациозно выходят из вращения. В 2006 году Наталья Канунникова установила мировой рекорд по вращению стоя – 308 оборотов в минуту! – после чего заскользила по льду как ни в чем не бывало.