Достижения мозга. Как этот орган стал самой сложной и влиятельной частью тела человека - Паоло Бартоломео

металлические сосуды. Как только он засыпал, его мышцы расслаблялись и сосуды выпадали из рук – шум будил его как раз в тот момент, когда ему надо было зафиксировать идеи, возникшие во время сна!

Результаты исследований, проведенных парижскими учеными, говорят о том, что такой способ эффективен для создания микросна, который может способствовать творчеству. Так что верна старая пословица, в соответствии с которой утро вчера мудренее! Но правда и то, что верна она только частично. Дело в том, что участники этого же эксперимента, погружавшиеся в более глубокую фазу сна, при пробуждении не проявляли никаких особых способностей по сравнению с другими людьми. Следовательно, эту раннюю фазу сна можно считать идеальным моментом для «гениальных озарений».

Как знать, может быть, сон и откроет нам ворота сознания!

Глава 9

Мозг и движение

Мы видели, что первичная функция мозга заключается в предоставлении нам возможности перемещения и изучения окружения путем предварительной обработки возможных последствий любого движения – в противном случае мы бы всегда не успевали за действиями (вспомните пример с теннисистом и циклом жизни асцидии).

Но кто же тогда решает, как и когда двигаться? Возможно, вам спонтанно захочется сразу же ответить, что решаете выполнить движение, конечно, вы – в тот момент, когда это кажется вам необходимо, и так, как хотите. Между тем нейробиологи считают, что все не так однозначно… Действительно ли такие решения принимаем именно мы?

Кто стоит у руля?

Появившееся в 1980-е годы исследование вызвало переполох: его результаты говорят о том, что мы принимаем решение еще до начала движения – наш мозг это уже сделал для нас! Американский нейрофизиолог Бенджамин Либет и его сотрудники действительно получили приводящие в замешательство результаты, регистрируя электроэнцефалограмму у участников эксперимента, которые делали небольшие спонтанные движения. Протокол эксперимента был следующим: каждый раз, когда у них возникало такое желание, участники эксперимента сгибали запястье. Перед ними находился хронометр с вращающейся стрелкой. В соответствии с инструкцией подопытные должны были отмечать положение стрелки как раз в тот момент, когда, как они считали, принимали решение о начале движения (рисунок 21).

Ученые сравнили полученные таким образом от подопытных данные с началом кортикального «потенциала готовности» – зарегистрированного на уровне волосяного покрова медленного накопления электрического потенциала, который предшествует появлению спонтанных произвольных движений. Исследователи заметили, что появление этого потенциала предшествует оценке момента принятия решения, а разница между ними составляет от трети до половины секунды. Иначе говоря, сознательному решению действовать предшествует неосознанное накопление электрической активности в мозге. И именно мозг принимает решение раньше нас!

Получается, что свобода воли является тогда иллюзией? А впечатление, что выбор сделан нами, является тогда осознанием того, что мозг уже установил интерпретацию a posteriori, которую он нам дает о своей собственной активности? Некоторые ученые согласились с этим заключением, но оно немного поспешное. Дело в том, что трудно точно установить тот момент, когда принимается решение о движении. Эта задача требует особого осознания: она добавляет акт рефлексии к операции, для которой эта рефлексия обычно не требуется. Это то, чем можно было бы объяснить отставание сознания от электрической активности мозга.

Машина для создания моделей

Другой важный результат эксперимента Бенджамина Либета: субъективное ощущение, которое испытывают участники эксперимента до начала движения, возникает еще до того, как электромиография мышц запястья обнаружит хоть какую-то активность. Получается, что у нас создается впечатление движения еще до того, как оно происходит на самом деле! В этом результате эксперимента нет ничего особенно удивительного, если вспомнить предсказывающую роль мозга, которую мы описывали ранее.

21. Знаменитый опыт Бенджамина Либета

Еще до начала движения информация о внешнем мире и моторной системе интегрируется в то, что ученые называют «модель прогнозирования» (на английском – forward model), которая симулирует не только движение, но и генерируемую одновременно с этим движением обратную сенсорную связь. Эта связь сравнивается с моделью желаемой обратной сенсорной связи, основанной на имевших место в прошлом примерах того же действия. Таким образом, любое потенциальное расхождение корректируется еще до начала реального движения. Если в распоряжении есть арсенал моделей движения и ассоциированных с ними обратных сенсорных связей, так это благодаря моторному обучению, которое обеспечивает творческие способности на протяжении всей нашей жизни. Этот арсенал, по всей видимости, используется для реализации как простых действий вроде ходьбы пешком, так и более сложных: езда на велосипеде, ходьба на лыжах или игра на скрипке.

В мозге эти двигательные виды деятельности зависят от обширных сетей, которые конвергируют к области, расположенной в лобной доле – первичной моторной области (рисунок 22). Активность мышц обусловлена финальной активацией этой области, которая исполняет моторные команды, передавая их спинному мозгу и мышцам.

В эксперименте Бенджамина Либета иллюзорное впечатление движения за несколько мгновений до того, как мышцы действительно начнут двигаться, зависит от этих «премоторных» сетей, мобилизация которых предшествует активации первичного моторного поля.

22. Поля мозга, управляющие моторикой

Уроки нарушений двигательного контроля

Контроль движений известен как латеральный контроль: расположенное в левом полушарии первичное моторное поле контролирует движения правой стороны тела и наоборот. Итак, если в одном из двух полушарий происходит повреждение системы, идущей от первичного моторного поля к мозговому стволу, то моторные нарушения конечностей появляются с противоположной стороны тела (гемиплегия). Дисфункция областей перед первичным моторным полем, скорее, приводит к недостаточному контролю движения.

Так, например, у пациентов, страдающих болезнью Паркинсона, область, которая расположена рядом с вторичным моторным полем в верхней части полушарий, больше не получает адекватного сигнала от находящихся глубоко в мозге ядер (рисунок 22). Тогда поражается все поле внизу и пациент испытывает большие сложности с начальными движениями – это нарушение, которое называется паркинсоническая акинезия. Произвольные движения становятся редкими и медленными, при повторяющихся движениях больной быстро устает и у него появляется предрасположенность к внезапной и полной ригидности. Неправильно функционируют те же участки, которые были задействованы в «потенциале двигательной готовности», изученной Бенджамином Либетом.

После инсульта, затронувшего только одно из двух полушарий, у некоторых пациентов проявляется частичная или полная утрата движений конечностей, расположенных с противоположной стороны от поражения мозга. Термин «двигательное игнорирование» используется для описания этого неполноценного поведения при отсутствии гемиплегии или болезни Паркинсона, которые могли бы его объяснить. Как правило, у пациентов с двигательным игнорированием сохраняется сила и ловкость, когда их просят пошевелить конечностями. Редкие или отсутствующие у них спонтанные движения идеально