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

Зеркальные нейроны: от обезьяны до человека

Вплоть до настоящего момента мы говорили о нейрофизиологических опытах применительно к обезьяне. А что происходит с человеком? Визуализация человеческого мозга демонстрирует активизацию в соответствии с данными, полученными у обезьяны – особенно нижние лобные извилины (зона Брока и ее аналог в правом полушарии) и нижние теменные области (рисунок 23). Однако есть и существенное отличие: у обезьян эти нейроны активируются исключительно для переходных действий, то есть действий, направленных на предметы; у людей они также активируются для действий без предметов, например мимики. Зеркальная система человека достигает более высокой степени абстракции по сравнению с зеркальной системой обезьяны. Вот поэтому она может вносить свой вклад в такие символические процессы, как речь.

Другой функцией этой системы немедленного понимания действий является выявление намерений человека и прогнозирование того, что он будет делать. Важнейшее умение для социального взаимодействия! Отметим еще раз – речь идет не об абстрактном, сугубо теоретическом понимании, а о понимании, пережитом двигательной системой через использование наших сенсорных входов, как если бы мы сами были исполнителями тех действий, которые наблюдаем у других. Благодаря этим механизмам мы можем скорее предугадывать действия других, чем ограничиваться реакциями на них.

Другой возможной функцией является имитация: благодаря этой прямой связи между нашим восприятием действий других и нашей двигательной системой, которая их воспроизводит, ученик наблюдает, а потом легко имитирует движения учителя по игре на виолончели – при условии, однако, что эти движения уже были усвоены им ранее.

После того как зеркальные нейроны были открыты, о них говорили очень много. Некоторые ученые – возможно, напрасно – попытались приписать им ведущую роль в эмпатии, разделенных эмоциях, аутизме и так далее. Но нет никаких сомнений в том, что мозг не перестает удивлять нас своими бесконечными способностями!

Глава 10

Когда связь утрачивается

По каким причинам нейрон скорее выполняет одну функцию, а не другую? Как, например, отличить нейрон слуховой коры от нейрона зрительной коры? По мнению известного американского нейробиолога Марека-Марселя Месулама, «нет ничего, что точнее определяло бы функцию нейрона, чем природа его входов и выходов. Слуховая кора выполняет функции, радикально отличающиеся от функций зрительной коры, и отличия заключаются не в генах, молекулах или трансмиттерах, а в характере связей». В мозге действительно все решают связи! Так что следующим этапом развития нейронаук станет область нейронных связей. Мы приближаемся к этой цели, благодаря развитию новых методов визуализации типа трактографии белого вещества, о чем мы говорили ранее. Эти же методы помогают выявлять проблемы нейронных связей в мозге, когда что-то идет не так…

Мозг как симфонический оркестр

В ходе эволюции млекопитающих разрастание коры увеличила расстояние между различными отделами мозга. Анатомические связи между нейронами удлинились параллельно этому увеличению: отростки этих нейронов образуют пучки белого вещества, которые поддерживают взаимодействие между все более изолированными областями. Эти связи образуют каркас, который обеспечивает формирование и распад за тысячные доли секунды крупных функциональных сетей. Мы видели, что скорость распространения нервных сигналов вдоль соединений возрастает пропорционально калибру аксонов и толщине миелиновых оболочек. Наша психическая жизнь определяется интегрированной и изменчивой активностью этих сетей: нейронные связи исполняют своего рода симфонию мозга, используя изменения калибра и процессы миелинизации, приспосабливающиеся к соответствующей функциональной роли.

К сожалению, из-за некоторых патологий эти связи прерываются или нарушается их нормальное функционирование. Одной из наиболее частых причин нарушения связей в мозге являются инсульты, которые мы уже неоднократно упоминали в этой книге. Они считаются второй причиной смертности и одной из основных причин инвалидизации у взрослых: каждый год в Европе инсульт поражает более одного миллиона человек. В результате так называемого ишемического инсульта прерывается или сокращается кровоснабжение участка головного мозга, что мешает мозговым тканям получать кислород и питание. Реже бывает геморрагический инсульт, при котором из-за разрыва артерии происходит кровоизлияние в мозг. В обоих случаях нарушается нормальное функционирование поврежденного участка мозга.

Каковы последствия инсульта?

Последствия различных повреждений объясняются сетевой организацией мозга. Прежде всего, следует отметить, что когнитивные дефекты будут обусловлены не только непосредственно поврежденными участками. Также пострадают здоровые, но соединенные с повреждением участки мозга. Вот поэтому степень нарушения связей белого вещества часто является более информативным показателем связанных с инсультом когнитивных дефектов даже по сравнению с локализацией самого повреждения.

Другой момент касается возможностей восстановления после инсульта. После первой фазы, во время которой нарушается работа всей сети (ситуация временной «паники», которая называется «диахизис», что связано с возникновением резкого дисбаланса в результате поражения в интегрированной системе), здоровая часть сети может – по крайней мере, частично – компенсировать последствия поражения благодаря функциональной перестройке. Эти компенсационные возможности зависят естественным образом от состояния остальной системы. Так, например, с возрастом качество мозговых соединений в большинстве своем ухудшается, и возможности функциональной компенсации после инсульта заметно уменьшаются.

Наконец, еще одно последствие сетевой организации когнитивных функций – это возможность вмешательства в неповрежденные части сети для стимулирования или улучшения компенсационной деятельности. Например, применение во время лечения пациента специфических методов реабилитации или неинвазивных методов транскраниальной стимуляции мозга.

Все эти три аспекта со всеми сопутствующими моментами начали принимать во внимание только около двадцати лет назад.

Берегите «провода» от повреждений!

Когда повреждения прямо затрагивают белое вещество, то дефекты, как правило, оказываются серьезнее чем те, которые обусловлены кортикальными поражениями такого же масштаба. Основная причина такой разницы заключается в том, что белое вещество содержит «провода» или «кабели», в роли которых выступают аксоны нейронов. Они тесно переплетены между собой и соединяют обширные участки коры, а также важные структуры в глубине мозга. Вывод из строя этих «проводов» может иметь гораздо более масштабные последствия, чем локальное поражение коры, что немного напоминает разрушение кортикального «хаба», которое также гораздо опаснее разрушения узла с меньшим количеством соединений.

Лишенный связей с соседними отделами тот или иной участок мозга сократит свои оставшиеся дендриты и синапсы, в то время как его нейроны будут ослабевать и отмирать. В результате этих процессов сеть, включающая этот участок, разрушается в функциональном (это называется «дисконнекция» или «рассогласованность» – то есть дефект координации между функционированием различных участков) и структурном (в этом случае речь идет об «отсоединении» или «отключении» – разрыве анатомических связей) планах и не может больше способствовать реализации функции. По аналогии с коннектомом, обозначающим совокупность соединений в мозге, ученые предложили термин «дисконнектом» для обозначения возможных типов разрыва связей после повреждения мозга.

Опасные перекрестки