тем больше обнаруживаем функций, за которые отвечают еще более мелкие ее участки.
Чтобы было понятно, о чем идет речь, можно сравнить мозг с нашей планетой. Нейробиологи, предшественники Пенфилда, смотрели на мозг примерно так же, как космонавты смотрят на Землю из космоса. Космонавты видят очертания океанов и континентов, а нейробиологи видели большие участки коры, одни из которых отвечают за способность слышать, видеть и чувствовать прикосновения, а другие управляют движениями.
Если нанести континенты и моря на шар, получится глобус – модель планеты Земля. А если обозначить области коры, выполняющие определенные функции, на изображении мозга, получится ее модель – кортикальная карта.
На кортикальной карте хорошо заметно, что области коры, отвечающие за движение мышц, лежат в передней части мозга, в лобных долях. Оттуда информация поступает в первичную моторную кору, которая расположена в прецентральной извилине. Именно ее назвали в честь Корбиниана Бродмана.
Области, которые получают и обрабатывают сенсорную информацию – данные от органов чувств, – расположены ближе к задней части мозга. Если смотреть на мозг спереди, двигаясь в направлении от лобных долей к затылку, первичная сенсорная кора идет сразу за зоной Бродмана. Нейробиологи говорят, что она расположена в постцентральной извилине. Первичная сенсорная кора обрабатывает сигналы, исходящие от таламуса, а он получает их от ствола мозга и спинного мозга.
Это значит, что можно начертить сразу две карты коры мозга – двигательную, или моторную, и сенсорную, чувствительную.
Передняя часть мозга (на рисунке слева) отвечает за движение, а задняя (справа) – за чувствительность
Пойдем дальше. Если взглянуть на поверхность Земли не из космоса, а с более близкого расстояния – например, из кабины самолета, – будет видно, что континенты неоднородны: на них можно различить горы, реки и очертания городов. Точно так же, если присмотреться к передней или задней части коры, станет видно, что отдельные области, из которых она состоит, отвечают за все более специализированные задачи.
Например, мы уже знаем, что задняя часть мозга отвечает за обработку сенсорной информации – сведений, которые приходят от органов чувств. Если взглянуть на нее с высоты самолета, можно заметить участки, которые обрабатывают информацию от конкретных органов. Например, в самой задней части мозга, затылочной доле, находится область коры, которая получает сигналы от сетчатки глаза, а области коры, обрабатывающие сигналы от ушей, находятся по бокам от головы – их называют височными долями. Сигналы от кожи поступают в самую верхнюю часть мозга – теменную долю.
Спустимся еще ниже. Если взглянуть на Землю с вершины горы, можно будет различить все больше деталей – увидеть границу лесов и полей, заметить озера и дороги. Если внимательнее присмотреться к височной доле, отвечающей за слух, можно различить участки, ответственные за восприятие разных нот.
Такой спуск можно продолжать очень долго, пока не дойдем до уровня отдельных нейронов. Но проблемы с изображением участков мозга, отвечающих за разные его функции, начнутся гораздо раньше. Дело в том, что размер наших частей тела и областей коры мозга, управляющих ими, не совпадают по пропорциям.
Например, отображение макулы – крохотной области в центре сетчатки глаза – занимает огромную площадь затылочной коры, сопоставимую по размеру с площадью, которой на теменной доле соответствует область руки от кисти до плеча. Так происходит потому, что на коре мозга отображается не тело в целом, а рецепторы – чувствительные датчики, расположенные на его поверхности.
Чем больше датчиков-рецепторов на каком-то участке тела, тем больше нужно нейронов для обработки поступающей от них информации. На ладонях, языке или макуле глаза таких рецепторов очень много – гораздо больше, чем на руках или коже спины. Именно поэтому под обработку информации от макулы мозг отводит огромные пространства коры, а от руки – относительно небольшие.
И вот тут-то перед Пенфилдом и его коллегами возникла проблема: как сделать карту коры головного мозга, которая передавала бы не только месторасположение функциональных зон коры, но и их значение для обработки информации?
В итоге исследователи нашли прекрасное решение. Они разбили изображение коры мозга на крохотные зоны, спроецировали их на отдельный рисунок и разделили на группы, соответствующие разным частям тела. Рядом с отображением групп они поместили эти части тела.
В итоге получился гротескный человек с гигантской головой, непомерно большим языком и кистями рук, но с коротким телом и крохотными ножками.
Таким образом, человечество получило не только карту мозга, но и его наглядную модель, позволяющую понять, за какие задачи отвечают разные участки коры и какой информационной важностью для мозга обладают те или иные части тела.
Как открытие карты мозга изменило медицину
Кортикального гомункулуса можно изображать по-разному. Например, в некоторых работах Пенфилд и его коллеги отделили сенсорного гомункулуса, который «живет» в передней части нашего мозга, от моторного (в задней части) и сделали отдельные их портреты. Это было полезно не только для нужд фундаментальной науки – важно еще и то, что кортикальные гомункулусы помогают нейрохирургам правильно ставить диагноз [89] и делать точные операции на мозге.
Предположим, у человека случился инсульт. При этом состоянии сгусток крови, или тромб, перекрывает артерию в головном мозге. Если быстро прооперировать и удалить тромб, можно предотвратить инвалидность и спасти человеку жизнь.
Мозг – важнейший орган тела, его питают тысячи кровеносных сосудов. Как понять, какой именно сосуд забился тромбом?
Помогут моторный и сенсорный гомункулусы. Из работ анатомов мы хорошо знаем, какой участок коры мозга снабжают те или иные кровеносные сосуды, а благодаря Пенфилду и его коллегам известно, какую роль играют эти участки коры в работе тела. Если изучить симптомы, с которыми столкнулся пациент, можно понять, какой сосуд пострадал.
Например, если тромб перекрыл переднюю мозговую артерию с левой стороны, у человека возникают слабость и проблемы
