Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах

На основе наблюдений Краузе был сделан вывод, что двигательная кора – своего рода «карта», где каждая область привязана к различным частям тела. Чем сложнее движения части тела, тем больше «территории» ей отведено. Например, за движение рук отвечает крупная область коры мозга, в то время как на пальцы ног выделен совсем маленький участок.

Несколько десятков лет спустя известный нейрохирург Уайлдер Пенфилд уточнил наблюдения Краузе: точно так же стимулируя участки мозга пациентов перед операцией, он создал более подробную карту двигательной (а также остальной) коры головного мозга. Затем Пенфилд заплатил местному художнику, чтобы тот нарисовал, как различные участки двигательной коры (а также сенсорной коры, которую мы рассмотрим позже) связаны с различными частями тела. Получившееся изображение назвали двигательным гомункулусом, или «человечком Пенфилда». Размеры частей тела этого человечка зависят от того, насколько крупные участки коры мозга отвечают за их движение (у него огромные ручищи и маленькие ножки).

Хотя изображение двигательного человечка можно встретить почти в каждой современной книге по введению в нейробиологию, со временем ученые выяснили, что настолько простая схема не передает полной картины. Что, если она связывает области коры мозга не столько с мышцами или частями тела, сколько с определенными движениями – каждое из которых зависит от сокращения целого набора одних мышц и онемения других? По правде говоря, нейробиологи до сих пор спорят о том, как именно читать карты двигательной коры мозга³ (о чем редко говорится в книгах).

Двигательная кора в действии

Еще до подробного обозначения областей двигательной коры были выявлены проводящие пути, которые способствуют тем или иным движениям. Самый крупный из них начинается с клеток двигательной коры, которые направляют аксоны через головной мозг в спинной. Этот путь называют кортико-спинальным трактом из-за его направления (от коры головного мозга к спинному).

Получив сигнал через кортико-спинальный тракт, нейроны спинного мозга направляют сигнал к мышцам, и те сокращаются. Сигнал, активирующий мышцы одной половины тела, обычно исходит от противоположного полушария мозга. Дело в том, что большинство аксонов в кортико-спинальном тракте по достижении ствола мозга перекрещиваются и переходят из одного полушария в другое. Далее они движутся по стороне тела, противоположной тому полушарию, из которого вышли изначально.

В конце XIX в. был создан моторный гомункулус, отражающий связь участков двигательной коры с частями тела человека.

Это явление, научно называемое декуссацией (перекрестом),

помогает врачам. Если «Скорая помощь» доставляет человека с такими симптомами, как головная боль, размытое зрение, помутнение сознания и онемение левой половины тела, то врач наверняка заключит, что у пациента инсульт, который поразил правое полушарие его мозга. Ведь нейроны в кортико-спинальном тракте, отвечающие за левую половину тела, возникают в правом полушарии головного мозга.

Корректировка движений

Теперь мы знаем, что решение, скажем, взять чашку кофе правой рукой начинается с клеток в двигательной коре левого полушария головного мозга. Эти клетки отправляют сигнал нейронам в спинном мозге по кортико-спинальному тракту. Затем сигнал передается мышцам правой руки. Мышцы в вашей правой руке сокращаются, и – вуаля! – кофе у вас в руках.

Звучит довольно просто, но это лишь поверхностный взгляд на моторику. В приведенном примере задействовано намного больше процессов, благодаря которым, потянувшись за кофе, вы берете чашку пальцами, а не промахиваетесь или вообще сбиваете чашку со стола. Кроме того, множество нейронов следит за тем, чтобы движение было плавным, а не резким и дерганым. Пока вы выполняете, как вам кажется, простое слитное движение, ваш мозг постоянно что-то просчитывает и поправляет, причем настолько умело, что вы этого даже не замечаете.

Для корректировки движений мозг использует множество участков, однако два самых важных из них – это мозжечок и набор структур, называемый базальным ядром.

«Маленький мозг»

Мозжечок – одна из самых узнаваемых структур мозга. Он выступает из-под задней части коры головного мозга и по форме немного напоминает сам мозг – только маленький. Отсюда и название – «мозжечок».

Несмотря на размер, мозжечок содержит множество расположенных плотно друг к другу нейронов. Он занимает около 10 % от всего объема мозга, а содержит 80 % всех находящихся в мозге нейронов⁴.

Сейчас вы решите, что участок мозга с таким огромным количеством нейронов выполняет множество задач. И будете правы, поскольку считается, что мозжечок отвечает и за эмоции, и за речь, и за различные формы мышления. В первую же очередь его привыкли связывать с движением.