Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть - Себастьян Сеунг

…когда он касался лица пациента… Существует даже карта однозначных соответствий между областями лица и пальцами фантомной руки (щека соответствует большому пальцу, подбородок – мизинцу и т. п.).

…функциональная МРТ. Точнее, ФМРТ измеряет сигнал, пропорциональный уровню кислорода в крови (СПУКК). Эту величину ввел японский ученый Сейдзу Огава. Сигнал определяется как отношение содержаний богатой и бедной кислородом форм гемоглобина – кровяной молекулы, которая переносит кислород от легких ко всем другим частям тела. Активизация того или иного участка мозга действует на СПУКК двояко. Сначала участок мозга начинает потреблять больше энергии, и гемоглобин теряет кислород. Затем возрастает приток крови к данному участку мозга, и эта кровь приносит насыщенный кислородом гемоглобин. (Многие считают, что приток крови усиливается именно в ответ на активизацию этого участка мозга, поскольку мозг четко регулирует потоки крови, чтобы удовлетворять энергетические потребности каждого участка тела.) В конкретный момент времени может преобладать либо тот, либо другой эффект, так что задействование данного участка мозга будет либо усиливать, либо ослаблять сигнал, что мешает интерпретации данных ФМРТ. Сигнал отражает потребление энергии, и некоторые шутят, что использование ФМРТ для того, чтобы понять мозг, напоминает попытку разобраться в автомобильном двигателе, измеряя, в каких местах он нагревается сильнее всего.

…«пятна на мозге»… Эти изображения дают ложное представление, что при выполнении той или иной задачи человек задействует лишь определенную небольшую часть мозга. Однако каждая такая картинка получена путем наложения двух и описывает выполнение двух схожих умственных задач. «Подсвеченный» участок больше задействован в одном задании, нежели в другом. Не следует заключать, будто все прочие участки при этом бездельничают. Многие из них активны, просто уровень их активности при выполнении обеих задач неодинаков.

…такой сдвиг наблюдался лишь у пациентов, которые испытывали фантомные боли… Лотц и другие (Lotze et al. (2001) показали подобное же перестраивание карт для поля 4 у больных, подвергшихся ампутации, и измерили уровень активизации мозга, вызванной воображаемым движением фантомной кисти. Ученые также применяли ФМРТ для демонстрации перестраивания карт поля 4 у жертв инсульта. Зоны представления кисти смещались вверх или вниз по полю 4 – в зависимости от того, где располагался поврежденный участок мозга. Дальнейшие исследования выявили, что инсульт способен вызывать и более масштабную перекройку карты, затрагивая отдаленные области на одной и той же стороне мозга или на разных его сторонах (Cramer, 2008).

…увеличение зоны представления левой руки… Эльберт и др. (Elbert et al., 1995) использовали магнитоэнцефалографию, а не ФМРТ. Усредняя полученные данные, они обнаружили сдвиг в месторасположении зоны представления левой руки. Этот сдвиг они интерпретировали как изменения в соответствующей области мозга. Однако прямое измерение размера зоны представления не показало статистически значимых перемен. Исследователи не сумели доказать, что сдвиг вызван занятиями музыкой, ибо не исключено, что на результаты работ влияла погрешность отбора. Впрочем, величина сдвига коррелировала с тем возрастом, в котором испытуемый начал заниматься музыкой. Похожее исследование с применением МРТ см. в: Amunts et al., 1997.

…двигательных расстройств… Elbert, Rockstroh, 2004.

…фокальными дистониями… Известный пример – пианист Леон Флейшер, на тридцать пять лет утративший возможность пользоваться правой кистью, но недавно вернувшийся на сцену: инъекции ботокса в мышцы рук позволили ему снова начать пользоваться обеими конечностями.

…отличить скрипку от книги с брайлевским текстом… Стерр (Sterr) и др. (1998) не только продемонстрировали увеличение зоны представления кистей рук, но и заявили, что расположение участков представления пальцев у читателей брайлевского шрифта и скрипачей разное, что может позволить отличать эти процессы по анализу зон мозга.

…о пониженной активности лобных долей у шизофреников… Glahn et al., 2005.

…многое рассказать нам о мозговых недугах… См. две наиболее свежих работы об активности мозга при аутизме: Kaiser et al., 2010; Bosl et al., 2011.

…а мышечную силу – с помощью устройства… На самом-то деле ученые применяют метод изометрических измерений: сила определяется при жестко зафиксированном угле, под которым конечность согнута в суставе. Так удается лучше контролировать эксперимент, поскольку сила зависит от угла. Мышечную силу оценивают по области поперечного сечения, которая должна быть примерно пропорциональна количеству мышечных волокон, а значит – силе.

Специалисты установили, что коэффициенты корреляции… Вам может показаться, что отдельно изучать такую корреляцию глупо, ведь здравый смысл подсказывает, что она просто обязана быть сильной. Как ни удивительно, этот факт оказалось на так-то просто подтвердить эмпирическим путем. В 1983 году ученые (Maughan, Watson, Weir) сообщали о более низких коэффициентах корреляции и пришли к противоположному выводу – «сила не является полезным фактором при прогнозировании размеров мышечной области поперечного сечения». Более современные работы (напр., Bamman et al., 2000 или Fukunaga et al., 2001) все-таки подтверждают более высокие коэффициенты корреляции – возможно, благодаря усовершенствованию методов измерения. Однако на многие интересные вопросы ответ так и не получен. Скажем, одинакова ли связь между размером и силой у тяжелоатлетов и культуристов? а у знаменитых спортсменов и обычных людей?

…и объявлял большинство границ на бродмановской карте плодом воображения. Lashley, Clark, 1946.

…кортикальной эквипотенциальности (равноценности). Lashley, 1946.

…свыше ста миллионов нейронов. По мнению некоторых специалистов, бродмановское поле 17 содержит более 100 миллионов нейронов (см. эту оценку в: Huttenlocher, 1990).

Глава 3. Нет нейрона, который был бы как остров

Рис. 13. Хотя в мозгу не существует нейронов-островов, изолированные нейроны можно вырастить в пластмассовой чашке, как и показано на рис. 13. Но даже этот нейрон не совсем походит на остров: его отростки простираются далеко за пределы картинки, образуя связи с другими нейронами в той же чашке. Изображение получено с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Эти величины отличаются в миллион раз. А если не ограничиваться мозгом, то выяснится, что нейриты могут быть еще длиннее. Некоторые из них проходят от головного мозга к спинному, а другие соединяют спинной мозг с пальцами рук и ног. Не забудем, что у жирафов и китов тоже имеются нейриты.

…два больших круглых сечения нейритов (обозначенных как ax и sp). Здесь ax – аксон, sp – вырост дендрита, торчащий из него подобно шипу. [Такой вырост называется дендритным шипиком.]

…но всё же не соприкасаются. На рис. 14 не видны многообразные молекулы, которые заполняют щель между мембранами двух нейронов, обеспечивая их непосредственный контакт. Впрочем, при более сильном увеличении начинает рушиться само понятие «соприкосновения». То, что мы называем материей, состоит главным образом из пустоты между ее частицами.

…лишь небольшой набор нейротрансмиттеров… Эклс (Eccles et al.,1954) провозгласили принцип, согласно которому нейрон выделяет единственный нейротрансмиттер. Они сослались на сэра Генри Дейла, который в 1936 году получил Нобелевскую премию за исследования в области синаптической передачи нервных импульсов. Позже Эклс (Ecc les, 1976) пересмотрел принцип Дейла, допустив множественность нейротрансмиттеров, вырабатываемых нейроном. В 1963 году Эклс совместно с другими учеными также получил Нобелевскую премию за свои работы в области изучения синапсов. Не так давно ученые обнаружили еще одно исключение из этого принципа: оказывается, нейроны способны переключаться с одного нейротрансмиттера на другой.

Мысли – секреция мозга! Французский философ и физиолог XVIII века Пьер Кабани писал, что «мозг выделяет мысли, подобно тому как печень выделяет желчь».

…трудно посылать их в строго определенную мишень. У большинства биологических систем передача химических сигналов основана на специфичности молекулярного связывания (механизм «ключ-замок»). Этого недостаточно, чтобы предотвратить взаимные помехи между синапсами, поскольку многие синапсы используют один и тот же нейротрансмиттер.

…свести к минимуму эти взаимные помехи… Мы не говорим, что эти помехи нулевые. Известно, что некое избыточное количество нейротрансмиттера всё же иногда выделяется. В некоторых случаях оно играет важную роль в функционировании мозга.