Рис. 4.4. Мозолистое тело, соединяющее два полушария
Четыре доли неокортекса
Два полушария коры делятся далее на четыре отдельные области, известные как доли. Таким образом, неокортекс подразделяется на две лобные доли, две теменные доли, две височные доли и две затылочные доли. У каждой из этих областей различные функции – обработка сенсорной информации, управление двигательными способностями и интеллектуальными процессами, – и каждая предназначена для выполнения различных задач.
В целом лобные доли отвечают за намеренные действия и фокусировку внимания, и они координируют почти все функции остального мозга (моторный кортекс и языковой центр являются частью лобной доли). Теменные доли занимаются ощущениями, связанными с прикосновением и чувствованием (чувственное восприятие), визуально-пространственными задачами и ориентацией тела, а также координируют некоторые языковые функции. Височные доли обрабатывают звуки и запахи и отвечают за восприятие, обучение, язык и память. Также височные доли включают область, помогающую выбирать, какие мысли нам следует выразить. Затылочные доли занимаются зрительной информацией, и их часто называют визуальным кортексом. Если желаете, уделите минуту внимания, чтобы изучить четыре доли коры на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Вид сверху и сбоку различных долей неокортекса
С целью логического построения нашего экскурса я собираюсь сейчас отклониться от естественной последовательности и описать сперва теменную, височную и затылочную доли, а затем заключить все новейшим достижением эволюции, лобными долями.
Теменные доли. Теменные доли расположены прямо над ушами и простираются вверх до центра головы, достигая срединной линии мозга. Это чувствующая/ощущающая область кортекса. Теменные доли отвечают за тактильное и соматосенсорное восприятие, другими словами за то, что мы чувствуем телом. К соматосенсорным ощущениям – получаемым от тела (сомато) – относятся такие, как давление, температура, вибрация, боль, удовольствие, легкое прикосновение и даже осознание того, где располагаются части нашего тела, когда мы не смотрим на них (проприорецепция). Все это интегрируется в соматосенсорном кортексе теменных долей.
Теменные доли обрабатывают информацию, поступающую по периферическим нервам, в основном из внешней среды и в меньшей степени из нашей внутренней среды. Помните, периферические нервы – это такие длинные стволы, играющие роль коммуникационных линий, передающих информацию от мозга телу и от тела мозгу. В частности, мы обсуждаем периферические нервы, которые чувствительны по своей природе, которые ежесекундно получают и обрабатывают миллиарды единиц информации от всех областей тела и направляют ее в мозг. Эти периферические нервы сходятся от различных частей тела (рук, ног, губ, языка) к спинному мозгу, «оптоволоконному» кабелю, передающему всю входящую информацию в мозг, а именно в соматосенсорный кортекс.
Когда вам в ботинок попадает камешек, или вы чувствуете теплый ветер кожей лица, или вам делают расслабляющий массаж, или у вас болит желудок – в любом из этих случаев теменные доли собирают всю сенсорную информацию и определяют ваши ощущения и действия в связи с этим. Прежде всего, теменные доли интерпретируют, какой тип стимула они получают. Затем они оценивают, как будет ощущаться этот стимул – понравится он вам или же он несет угрозу телу. Соматосенсорный кортекс – это область, прежде всего оценивающая то, как вы будете сознательно ощущать себя в той или иной внешней среде. Как только чувствительный кортекс обработает информацию, за дело берутся другие области мозга, такие как лобная доля, стремясь исполнить главное назначение мозга – позаботиться о выживании тела и поддержании здоровья.
Вот пример. Едва ощутимое прикосновение мухи, присевшей вам на руку, моментально завладевает вашим вниманием. Чувствительные рецепторы руки немедленно посылают сообщение по периферическим нервам в спинной мозг, далее оно направляется в соматосенсорный кортекс в полушарии, противоположном руке, на которую села муха. Как только ваш мозг интерпретирует этот стимул, направляется сообщение в лобную долю, где оно обрабатывается для последующего моторного отклика. В этот процесс может быть вовлечен весь мозг или его отдельные области. Вы можете отреагировать автоматически, воспользовавшись моторным кортексом, чтобы пошевелить рукой, согнав муху. Или можете задуматься на секунду-другую, что предпринять. Возможно, вы подниметесь, чтобы приготовить мухобойку.
Теменные доли подразделяются на несколько зон, ответственных за чувствительное восприятие в различных областях тела. Каждый сантиметр поверхности тела имеет соответствующую точку на этом узком срезе кортикальных нейронов. Соматосенсорная область подобна карте отдельных скоплений нейронов.
В середине 1900-х годов несколько ученых работали над тем, чтобы картографировать эти области, проводя эксперименты на животных. Исследователи использовали прикосновения, идентифицируя активированные нейроны в мозге, связанные с той или иной областью тела, которой касались в этот момент. Первоначально исследования сенсорного кортекса проводились на крысах и обезьянах Верноном Маунткаслом в Университете Джона Хопкинса.
У людей эти чувствительные области теменных долей известны как зоны репрезентации, названные так в тот же период канадским нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом13. Пенфилд провел несколько экспериментов на людях для определения точного соотношения между конкретными зонами мозга и отдельными частями тела. В процессе операции на мозге под местной анестезией (то есть пациенты пребывали в сознании) он использовал крохотный электрод для стимулирования различных областей соматосенсорного кортекса. Возбуждая открытую поверхность мозговой коры пациентов, он спрашивал, что они чувствуют. В каждом случае пациенты быстро отвечали, какое именно ощущение испытывают в пальцах, ступнях, на губах, лице и языке, а также в других частях тела. Таким образом, Пенфилд исследовал и дал названия сенсорным зонам в пределах соматосенсорного кортекса.
Как обнаружил Пенфилд, у людей и других млекопитающих вся поверхность тела размечена в сенсорном кортексе. Есть зоны, относящиеся к губам, рукам, ступням, языку, гениталиям и т. д. У людей эта «карта» получила трогательное наименование гомункулуса, или маленького человечка. Рис. 4.6 показывает этого гомункулуса и иллюстрирует, как соматосенсорные ощущения представлены в человеческом мозге.
Любопытно, однако, то, что тело, представленное в сенсорном кортексе, совсем не похоже на настоящее человеческое тело. Эта «карта» весьма причудлива и не соответствует анатомической схеме с ее пропорциями. Например, область, представляющая лицо, расположена рядом с рукой, ступни соседствуют с гениталиями. Зона языка находится отдельно от зоны рта, под подбородком. В то время Пенфилд не представлял, почему кортикальная карта так странно структурирована.
