Пять или более видов сенсорных рецепторов на коже (см. главу 8) стимулируются механически и производят потенциалы действия, идущие в мозг. Эти импульсы в конечном счете проходят через мозг к сенсорной коре, где сенсорные импульсы интерпретируются и реализуются. Есть три встроенных в кожу основных пути к мозгу от органов чувств, разделяющихся по той информации, которую они переносят. Осязание и ощущение того, где находится наш организм в трехмерном пространстве, перемещаются к мозгу с помощью нейронов, проходящих вдоль задней (дорсальной) стороны нашего тела. Основные аспекты проприоцептивных стимулов, с которыми справляется чувство равновесия, также идут в головной мозг через спинной. Существует и третий путь к мозгу, по нему проходят импульсы, необходимые для восприятия температуры и боли. Как только импульсы попадают в мозг, они собираются в первичной соматосенсорной коре – той области мозга, которую мы подробно обсуждали на примере гомункулов в главе 3. Большая часть остальной истории чувств – это то, что называется мультисенсорной интеграцией или кроссмодальными взаимодействиями. Эти взаимодействия важны для быстрой, точной, а иногда и необходимой для выживания интерпретации сенсорной информации.
Запах, который вы уловили, вспышка света в ваших глазах, прикосновение легкого ветерка к вашей коже – все это сложные восприятия, которые обрабатываются вашим мозгом. Ничто из этого – ни обоняние, ни зрение, ни осязание – на самом деле не одно чувство, это всегда результат взаимодействия чувств.
Рассмотрим в этом контексте прикосновения. Информация, собранная нашими сенсорными нервными клетками, передается потенциалом действия от различных видов клеток кожи, воспринимающих прикосновение. Затем полученный потенциал действия интегрируется различными частями мозга. В этот процесс плотно вовлечена сенсорная кора, как показали опросы, которые проводил Уайлдер Пенфилд, исследовавший пациентов во время операций на головном мозге. Здесь происходит нечто большее, чем просто обработка прикосновения сенсорной корой. Наш мозг мог бы легко остановиться на обработке сенсорной информации, не усложняя дела, но в мире естественного отбора и генетического дрейфа происходят более сложные вещи. Для достижения максимальной детализации тактильного раздражения (что важно в адаптивном контексте для выживания вида) наш мозг включает больше информации о прикосновении. По поводу осязания хорошо известно, что с его помощью мозговая активность усиливается не только в соматосенсорной коре, но и в других отделах мозга. Активация происходит в областях мозга, отвечающих в числе прочего за зрение и слух. Причина в том, что сигнал, который наш мозг пытается воспринять с первого прикосновения, может быть нечистым. Под нечистым я подразумеваю, что стимул может не иметь нужного уровня информации для мозга, чтобы тот пришел к разумному выводу об акте тактильного раздражения. Первоначальное прикосновение может быть жестким столкновением кожи с объектом, и в этом случае информация, поступающая в мозг, настолько хаотична, что переполняет мозг и вызывает проблемы с ее интерпретацией. Но более вероятно, что первоначальное прикосновение будет настолько легким, что возникнет необходимость в других органах чувств для усиления поступающей в мозг информации. Кроссмодальность действительно наиболее важна в ситуациях, когда исходное ощущение выражено очень слабо, подавлено или нарушено. Ведь мозг все еще должен каким-то образом интерпретировать сигнал. Хорошей отправной точкой будет возвращение к разговору о нейронном соперничестве, ведь оно существует почти для всех органов чувств.
14. Нейронный мусор
Разбираемся с шумом окружающей среды
В мире шум и беспорядок. И нужно уживаться с этим гвалтом и неопределенностью.
Дафна Коллер, профессор информатики
Более пятидесяти лет назад, когда только начинали исследовать расщепленный мозг, голландский психолог Виллем Левелт опубликовал длинную работу «О бинокулярном соревновании»
[48], посвященную феномену, известному еще с XIX века. Бинокулярное соревнование происходит, когда человек правым и левым глазом видит разные изображения или когда его глаза по-разному воспринимают зрительную информацию. Человек, наблюдая за изображениями, может одновременно воспринимать только одно из них, и мозг в процессе восприятия переключается между двумя картинками, поступающими от двух глаз. С этим явлением связаны оптические иллюзии, хотя это все-таки не одно и то же (см. вставку 14.1).
Подобное соперничество характерно и для других чувств. Несколько десятилетий назад ученые сообщили о новой слуховой иллюзии, которая, по их мнению, была как раз результатом слухового соперничества. В экспериментах, в ходе которых она была обнаружена, принимали участие правши и левши. Выбор участников не случаен, потому что преобладающая рука, видимо, указывает на то, какое полушарие головного мозга доминирует, а чтобы понять, как именно человек интерпретирует слуховые иллюзии, важно знать доминирующую сторону его мозга. Здесь необходимо кратко пояснить, что такое преобладающая рука. И, поскольку это во многом зависит от генов, обратимся к генетике. Некоторые черты человека, например дальтонизм, контролируются одним геном и являются слабым признаком. Другие же, такие как рост или вес, закреплены жестче, потому что контролируются несколькими генами. На протяжении многих лет разные гены считались ответственными за проявление праворукости или леворукости, но никакой конкретики выявлено не было. Современные исследования генома в целом, сделанные на примерах геномов тысяч людей, не смогли обнаружить такие гены, и даже проверенный метод работы с идентичными близнецами в данном случае не помог. Неспособность точно определить гены, отвечающие за преобладание той или иной руки, позволяет предположить, что здесь задействованы разные гены.
Из генетических исследований проявления праворукости или леворукости можно сделать два важных вывода, и оба они имеют отношение к односторонности мозга. Во-первых, поскольку этот признак генетически сложный и, вероятно, является результатом аддитивного эффекта нескольких генов, экспрессия признака может быть результатом накопления генов, чем объясняется смещение в сторону праворукости. Для тех, у кого этого смещения не происходит, станут ли они левшами, определяется случайным образом. Другими словами, нет так называемого гена левши. Во-вторых, возможно, существует более одного проявления генов, определяющих праворукость. Тем не менее если человек правша, то, скорее всего, у него доминирует левая сторона мозга, а если он левша, то правая.
Используя эту особенность, Диана Дойч взяла правшу и левшу, надела на них наушники и включила звуки разной высоты. Она чередовала очень короткие звуки (одна четверть секунды) разной частоты – 400 Гц и 800 Гц – без промежутков между ними. Амплитуда звука была одинаковой для обеих частот. Когда левое ухо слышало 400 Герц, в правое поступал звук с частотой 800 Герц. Эти два тона были выбраны потому, что более низкий тон (400 Гц) легче слышать, чем более высокий тон (800 Гц). При правильном восприятии высокий уровень звука слышен в одном ухе, а низкий – в другом. И восприятие смещается туда-сюда от левого уха к правому. Человек должен слышать чередование «ууу» и «жжж», где первое «ууу» или «жжж» слышно в левом ухе, а второе – в правом. Между ушами должны проходить волновые колебания.
