Мозг человека — уникальное вещество в природе: можно сказать, что он находится на границе материального и духовного. Принципы его работы таят ещё много загадок, но именно здесь осуществляется обработка сенсорной информации, поступающей от органов чувств, и рождение мысли. Мозг состоит из сотен миллиардов нервных клеток, или нейронов, каждый из которых совершает от одного до десяти тысяч контактов. Эти точки контакта нейронов называются синапсами, через синапсы информация от одного нейрона передается другим. Фото (Creative Commons license): Robert Cudmore

Ощущения, которые мы испытываем посредством органов чувств, — это наш важнейший источник информации о внешнем мире и собственном теле. Любые ограничения этого потока — для человека тяжкое испытание. Ведь даже если слух и зрение в порядке, но их обладатель сидит в глухом темном карцере, первейший источник страдания в том, что для этих чувств практически нет объекта приложения, вся жизнь — где-то там, за стенами. У детей, из-за глухоты и слепоты с раннего детства ограниченных в получении информации, происходят задержки психического развития. Если с ними не заниматься в раннем возрасте и не обучать специальным приёмам, компенсирующим эти дефекты за счёт осязания, их психическое развитие станет невозможным.

Ощущения, возникающие как реакция нервной системы на раздражитель, обеспечиваются деятельностью специальных нервных аппаратов — анализаторов. Каждый состоит из трёх частей: периферического отдела, называемого рецептором; афферентных, или чувствительных, нервов, проводящих возбуждение в нервные центры; и собственно нервных центров — отделов мозга, в которых и происходит переработка нервных импульсов.

Однако не всегда ощущения человека дают ему верное представление об окружающей его действительности, существуют, так сказать, «ложные» сенсорные феномены, искажающие исходные раздражения или возникающие при отсутствии какого бы то ни было раздражения вообще. Практикующие врачи на них часто не обращают внимание, квалифицируют как странность или аномалию. А исследователи, интересующиеся высшей нервной деятельностью, напротив, недавно стали проявлять к ним повышенное внимание: тщательное их изучение позволяет получить новые представления о функционировании мозга человека.

Профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California, San Diego), директор Исследовательского центра высшей нервной деятельности (Center for Brain and Cognition) Вилейанур Рамачандран (Vilayanur S. Ramachandran) занимается исследованием неврологических нарушений, вызванных изменением в небольших отделах мозга пациентов. Он уделил особое внимание «ложным» сенсорным феноменам в своих Рейтовских лекциях (Reith Lectures) 2003 года, которые были собраны в книгу «Рождение разума» (The Emerging mind).

«Всё богатство нашей психической жизни — наши настроения, эмоции, мысли, драгоценные жизни, религиозные чувства и даже то, что каждый из нас считает своим собственным „я“ — всё это просто активность маленьких желеобразных крупинок в наших головах, в нашем мозгу», — пишет профессор.

Память о том, чего уже нет

Одно из таких «ложных» ощущений — это фантомные конечности (phantom limb). Фантомом называют внутренний образ или устойчивое воспоминание о части тела, обычно конечности, сохраняющееся у человека месяцами или даже годами после её потери. Фантомы были известны ещё в древности. Во время гражданской войны в США это явление подробно описал американский невролог Сайлас Митчелл (Silas Weir Mitchell, 1829–1914), именно он в 1871 году впервые и назвал такие ощущения фантомными конечностями.

Любопытную историю о фантомах приводит известный невролог и психолог Оливер Сакс (Oliver Sacks) в книге «Человек, который принял жену за шляпу»:

Одному моряку в результате несчастного случая отрезало указательный палец на правой руке. Все последующие сорок лет его мучил назойливый фантом этого пальца, так же вытянутого и напряженного, как во время самого происшествия. Всякий раз, поднося руку к лицу во время еды или чтобы почесать нос, моряк боялся выколоть себе глаз. Он отлично знал, что это физически невозможно, но ощущение было непреодолимо.

Моторный и сенсорный Гомункулус Пенфилда. На определённых участках мозга расположены «представительства» мышц гортани, рта, лица, руки, туловища, ноги. Что интересно, площадь участков коры вовсе не пропорциональна размеру частей тела.

Доктор Рамачандран работал с пациентом, которому ампутировали руку выше локтя. Когда учёный касался его левой щеки, пациент уверял его, что чувствует прикосновения к своей ампутированной руке — то к большому пальцу, то к мизинцу. Чтобы понять, почему же так происходило, следует вспомнить некоторые особенности нашего мозга.

Гомункулус Пенфилда

Кора головного мозга — это высокодифференцированный аппарат, строение различных её областей отличается. И нейроны, входящие в состав определённого отдела, часто оказываются настолько специфичными, что реагируют только на определённые раздражители.

Ещё в конце XIX века физиологи нашли в коре мозга собак и кошек зону, при электрической стимуляции которой наблюдалось непроизвольное сокращение мышц противоположной стороны тела. Удалось даже точно определить, какие именно участки мозга связаны с той или иной группой мышц. Позднее эту  моторную зону мозга описали и у человека. Она находится спереди от центральной (роландовой) борозды.

Канадский невролог Уайлдер Грейвс Пенфилд (Wilder Graves Penfield, 1891–1976) нарисовал на этом месте забавного человечка — гомункулуса с огромным языком и губами, большими пальцами и маленькими руками, ногами и туловищем. Гомункулус есть и позади центральной борозды, только он не моторный, а сенсорный. Участки этой зоны коры мозга связаны с кожной чувствительностью различных частей тела. Позднее было найдено ещё одно полное двигательное «представительство» тела меньшего размера, отвечающее за поддержание позы и некоторые другие сложные медленные движения.

Тактильные сигналы от поверхности кожи левой стороны туловища человека проецируются в правом полушарии мозга, на вертикальном участке корковой ткани, которая называется постцентральной извилиной (gyrus postcentralis). А проекция лица на карте поверхности мозга находится сразу вслед за проекцией руки. По всей видимости, после операции, перенесённой пациентом Рамачандрана, та часть коры головного мозга, которая относится к ампутированной руке, перестав получать сигналы, стала испытывать голод по сенсорной информации. И сенсорные данные, идущие от кожи лица, стали заполнять примыкающую вакантную территорию. И теперь прикосновения к лицу ощущалось пациентом как прикосновение к утраченной руке. Магнитоэнцефалография подтвердила эту гипотезу учёного о преобразовании карты мозга — действительно, прикосновения к лицу пациента активировали не только область лица в мозгу, но и область руки в соответствии с картой Пенфилда. В обычной ситуации прикосновения к лицу активируют только лицевую область коры.

Позднее Рамачандран и его коллеги, изучая проблему фантомных конечностей, столкнулись с двумя пациентами, перенёсшими ампутацию ног. Оба получали ощущения фантомных конечностей от гениталий. Учёные предполагают, что некоторые незначительные «перекрёстные» соединения существуют даже в норме. Возможно, именно этим можно объяснить, почему ноги часто считают эрогенной зоной и воспринимаются некоторыми как фетиш. 

Эти исследования позволили сделать очень важное предположение, что мозг взрослого человека обладает колоссальной податливостью и «пластичностью». Вероятно, утверждения, что связи в мозгу закладываются на эмбриональной стадии или в младенчестве и их невозможно изменить в зрелом возрасте, не соответствуют действительности. У учёных пока нет чёткого понимания, как именно использовать удивительную «пластичность» взрослого мозга, но некоторые попытки предпринимаются.

Сержант Никола Попор (Nicholas Paupore) испытывал боли в фантомной правой ноге, которую он потерял в Ираке. Решить проблему помогла «зеркальная терапия». Фото: Donna Miles/US DoD

Так, некоторые пациенты доктора Рамачандрана жаловались, что их фантомные руки чувствовали «онемение», «парализованность». Об этом же писал в своей книге и Оливер Сакс. Часто у таких пациентов и до ампутации рука находилась в гипсе или была парализована, то есть пациент после ампутации оказался с парализованной фантомной рукой, его мозг «запомнил» это состояние. Тогда учёные попытались перехитрить мозг, пациент должен был получить зрительную обратную связь о том, что фантом подчиняется командам мозга. Сбоку от пациента было установлено зеркало, так что когда он смотрел на него, то видел отражение своей здоровой конечности, то есть он видел две работающие руки. Каково же было изумление участников и организаторов эксперимента, когда пациент не только увидел фантомную руку, но и почувствовал её движения. Этот опыт был повторён неоднократно, визуальная обратная связь действительно «оживляла» фантомы и избавляла от неприятных ощущений парализованности, мозг человека получал новую информацию — всё, мол, в порядке, рука двигается — и ощущение скованности исчезало.

Смешанные чувства, или Лурия и его Ш.

В романе Альфреда Бестера (Alfred Bester, 1913–1987) «Тигр! Тигр!» описано необычное состояние героя:

Цвет был болью, жаром, стужей, давлением, ощущением непереносимых высот и захватывающих дух глубин, колоссальных ускорений и убийственных сжатий… Запах был прикосновением. Раскалённый камень пах как ласкающий щёку бархат. Дым и пепел терпким шероховатым вельветом тёрли его кожу… Фойл не был слеп, не был глух, не лишился чувств. Он ощущал мир. Но ощущения проступали профильтрованные чрез нервную систему исковерканную, перепутанную и короткозамнутую. Фойл находился во власти синестезии, того редкого состояния, когда органы чувств воспринимают информацию от объективного мира и передают её в мозг, но там все ощущения путаются и перемешиваются друг с другом.

Синестезия — вовсе не выдумка Бестера, как можно было бы предположить. Это сенсорный феномен, при котором под влиянием раздражения одного анализатора возникают ощущения, характерные для других анализаторов, другими словами, это смешение чувств.

Известный нейрофизиолог Александр Романович Лурия (1902–1977) в течение нескольких лет работал с неким Ш., который обладал феноменальной памятью. В своей работе «Маленькая книжка о большой памяти» он подробно описал этот уникальный случай. В ходе бесед с ним Лурия установил, что Ш. обладал исключительной выраженностью синестезии. Этот человек воспринимал все голоса окрашенными, звуки вызывали у Ш. зрительные ощущения различных оттенков (от ярко-желтого до фиолетового), цвета же, наоборот, ощущались им как «звонкие» или «глухие».

«Какой у вас жёлтый и рассыпчатый голос», — сказал он как-то раз беседовавшему с ним Л.С. Выготскому. «А вот есть люди, которые разговаривают как-то многоголосо, которые отдают целой композицией, букетом, — говорил он позднее, — такой голос был у покойного С.М. Эйзенштейна, как будто какое-то пламя с жилками надвигалось на меня». «Для меня 2, 4, 6, 5 — не просто цифры. Они имеют форму. 1 — это острое число, независимо от его графического изображения, это что-то законченное, твердое… 5 — полная законченность в виде конуса, башни, фундаментальное, 6 — это первая за „5“, беловатая. 8 — невинное, голубовато-молочное, похожее на известь».

В психологии хорошо известны факты «окрашенного слуха», который встречается у многих людей, и особенно у музыкантов. Каждая нота заставляет их видеть определённый цвет. Иллюстрация: Олег Сендюрев / «Вокруг света»  по фото am y (SXC license)

Лурия изучал этот уникальный случай годами и пришёл к выводу, что значение этих синестезий для процесса запоминания состояло в том, что синестезические компоненты создавали как бы фон каждого запоминания, неся дополнительно «избыточную» информацию и обеспечивая точность запоминания.

С любопытным видом синестезии столкнулись совсем недавно нейрофизиологи из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology). Они обнаружили новую подобную связь: люди слышат звук, похожий на жужжание, при просмотре короткой заставки. Нейрофизиолог Мелисса Саенз (Melissa Saenz) проводила в своей лаборатории экскурсию для группы студентов старших курсов. Перед монитором, который был разработан специально для «включения» определённого центра зрительной коры головного мозга, один из студентов вдруг спросил: «Кто-нибудь слышит странный звук?». Молодой человек слышал нечто похожее на свист, хотя картинка не сопровождалась никакими звуковыми эффектами. Саенз не нашла ни одного описания подобного вида синестезии в литературе, но ещё больше удивилась, когда, опросив студентов института по электронной почте, обнаружила ещё троих таких же студентов.

Своими уникальными способностями заинтриговал нейропсихологов университета Цюриха (Universität Zürich) швейцарский музыкант: когда она слышит музыку, то ощущает разные вкусы. И что интересно, она ощущает различные вкусы в зависимости от интервалов между нотами. Созвучие может быть для неё сладковато-горьким, солёным, кислым или сливочным. «Она не воображает эти вкусы, а действительно испытывает их», — утверждает один из авторов исследования Микаэла Эсслен (Michaela Esslen). У девушки наблюдается и более распространённая форма синестезии — она видит цвета, когда слышит ноты. Например, нота «фа» заставляет её видеть фиолетовый, а «до» — красный. Учёные полагают, что экстраординарная синестезия, вероятно, способствовала музыкальной карьере девушки. 

Короткое мозговое замыкание

Синестезия была впервые описана Фрэнсисом Гальтоном (Francis Galton, 1822–1911) ещё в XIX веке, однако в неврологии и психологии ей не уделяли особого внимания, и долгое время она оставалась просто курьёзом. С целью доказать, что это действительно сенсорный феномен, а вовсе не плод воображения человека, желающего привлечь к себе внимание, Рамачандран и его коллеги разработали тест. На экране компьютера появлялись чёрные двойки и расположенные в случайном порядке пятёрки. Не синестетику очень трудно вычленить очертания, которые образуют двойки. Синестетик же легко увидит, что цифры образуют треугольник, ведь он видит эти цифры цветными. Используя подобные тесты, Рамачандран и его коллеги обнаружили, что синестезия распространена намного больше, чем считалось раньше — этот феномен наблюдается примерно у одного из двухсот человек.

Рамачандран и его ученик Эдвард Хаббард (Edward Hubbard) изучали структуру в височной доле, которая называется веретенообразной извилиной (g. fusiformis, BNA). Эта извилина содержит область цвета V4 (Visual area V4), обрабатывающую цветовую информацию. Энцефалографические исследования показали, что область цифр в мозгу, представляющая зримые числа, располагается непосредственно за ней, практически касаясь области цвета. Напомним, что самым распространённым видом синестезии являются именно «цветные цифры». Области цифр и цвета находятся в непосредственной близости друг от друга, в одной и той же структуре мозга. Учёные предположили, что у синестетиков существуют пересечения областей, «перекрёстная активация», связанная с какими-то генетическими изменениями в мозгу. О том, что здесь задействованы гены, свидетельствует тот факт, что синестезия передаётся по наследству.

Самый распространённый вид синестезии — «цветные цифры». Одну и ту же картинку синестетик и не-синестетик видят по-разному. Иллюстрация: Edward Hubbard et al.

Дальнейшие изыскания доказали, что есть и такие синестетики, которые видят в цвете дни недели или месяцы. Понедельник может казаться им красным, декабрь — жёлтым. По всей видимости, у таких людей также происходит пересечение областей мозга, но только других его участков.

Что интересно, синестезия гораздо чаще встречается у творческих людей — художников, писателей, поэтов. Всех их объединяет способность к метафорическому мышлению, умение видеть связи между несхожими вещами. Рамачандран выдвигает предположение, что у людей, склонных к метафорическому мышлению, ген, вызывающий «перекрёстную активацию», имеет большую распространённость, не локализуется лишь в двух участках мозга, а создаёт «гиперсвязанность».

Фантомные конечности и синестезия — лишь два примера сенсорных феноменов, изучение которых позволило учёным продвинуться в понимании того, как устроен и как функционирует мозг человека. Но подобных неврологических синдромов очень много — это и «слепозрение», когда человек, ослепший в результате повреждения мозга, различает объекты, которые он не видит, и синдром Котара, при котором некоторые пациенты чувствуют себя мёртвым из-за того, что эмоциональные центры оказываются разъединёнными от всех ощущений, и синдром «игнорирования», и различные виды дизестезии, и многие другие. Изучение подобных отклонений помогает проникнуть в тайны работы человеческого мозга и разобраться с загадками нашего сознания.  

Элла Бикмурзина, 31.10.2008