Полю Брока нравилось «консервировать» мозг. За годы своей деятельности он сохранил для исследований мозг 292 мужчин и 140 женщин. Его собственный мозг также был «законсервирован» и описан в книге Карла Сагана «Мозг Брока: рассуждения о романсах науки» (Broca’s Brain: Reflections on the Romance of Science). Сохранившиеся с тех пор образцы мозга и черепов людей с серьезными травмами сейчас изучают с помощью современных методов визуализации мозга. В 2015 году Мишель Тибо де Шоттен и его коллеги исследовали три мозга, о которых я говорил выше, с помощью технологий, которые за последнее десятилетие приобрели большую популярность у нейробиологов, – компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ). Сохраненный в формалине мозг Леборна тоже был визуализирован с помощью МРТ.
Рис. 10.2. Расположение области Брока и области Вернике
Компьютерная томография – это комбинация большого количества независимых рентгеновских снимков, снятых с разных ракурсов. Рентгеновские изображения собираются вместе при помощи компьютерных технологий и составляют общую базу данных, которая может создавать изображения в поперечном сечении. Таким образом, технология позволяет при помощи математического алгоритма, называемого цифровой геометрической обработкой, воспроизводить трехмерные реконструкции внутренностей сканируемого объекта. Череп Финеаса Гейджа исследовали с использованием этого подхода, и его давно исчезнувший мозг был реконструирован с помощью компьютерной томографии и данных реального мозга 129 здоровых людей. Идея Тибо де Шоттена и его коллег заключалась в следующем: опираясь на то, как выглядит мозг здорового человека и как он расположен в черепе, можно сказать, где именно в мозг Гейджа вошел лом. В итоге исследователи смогли восстановить картину и определить, какие нервные пути были повреждены у Гейджа в результате несчастного случая.
10.1 МРТ
Технология МРТ основана на следующем принципе: атомные ядра в молекулах и клетках, помещенных в сильное магнитное поле, поглощают и излучают энергию радиоволн. Причина излучения этих радиоволн – наличие протонов в ядре каждого атома (например, водорода), которые действуют как крошечные магниты. В нормальной ткани ядра расположены случайным образом, но, если изменить направление магнитных полей вокруг ядер, протоны в ядрах также изменят направление и выровняются по магнитному полю. Когда магнитное поле выключается, протоны немедленно возвращаются к своей первоначальной позиции, а количество и направление изменений ядер можно обнаружить по излучению энергии. Эта энергия излучается в виде волн частотой от 3 кГц до 300 МГц (помните, что диапазон человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 кГц) и является областью радиолокационных волн. Энергия, выделяемая в виде электромагнитных волн этого диапазона, фокусируется в антеннах, расположенных вокруг органа, с которого снимаются данные, а компьютер обрабатывает данные об источнике излучения и реконструирует объект. При большем количестве атомов водорода (то есть большем количестве воды) в определенном виде ткани или в определенном месте органа длина излучаемой волны будет отличаться от длины волны, излучаемой из области с меньшим количеством атомов водорода. Таким образом, изображение[38] может быть достаточно детальным и способно дать информацию о таких объектах, как колено, бедро или мозг, без необходимости делать резекцию ткани или операцию.
Мозг пациента Г. М. исследовали с помощью МРТ более чем за двадцать лет до его смерти, и в 1993 году эти изображения были заархивированы для дальнейшего использования. Кроме того, после смерти Г. М. в 2008 году его мозг был изъят для дальнейшего изучения. Именно тогда Г. M. стал известен как Генри Молисон, потому что медицинские работники не используют имена живых людей в публикациях или дискуссиях. Мозг Молисона законсервировали в желатине, разделив на 2401 тонкий срез, который затем был сохранен криогенным способом для будущих исследований. Каждый срез был впоследствии оцифрован фотографическим способом для создания трехмерного изображения мозга. В настоящее время существует веб-атлас мозга Молисона, который может использоваться в качестве основы для научной деятельности. Взглянуть на эти изображения довольно интересно, особенно понимая, что этот человек своей жизнью (и смертью) внес вклад в наши знания о мозге. Посмотрите на все это сами, и, возможно, вы будете впечатлены мозгом Г. М. так же, как Карл Саган – мозгом Брока.
Де Шоттен и его коллеги удивительно точно воссоздали поражения мозга, от которых пострадали Гейдж, Молисон и Леборн, продемонстрировав возможности данной технологии. Ученые использовали двадцать два основных проводящих пути в мозге, и им удалось определить степень повреждения, ориентируясь на эти точки в трех вариантах мозга. Более ранние работы по изучению черепа Гейджа указывали на сильные повреждения лобной доли коры головного мозга, однако исследование 2015 года скорректировало это грубое наблюдение. Поскольку ученые использовали двадцать два ориентира, чтобы обратить внимание на связи одних частей мозга с другими, они смогли определить, существовали ли еще какие-либо повреждения помимо самых явных и крупных на лобных долях и коре. Из тех связей, что имеют отношение к нашему исследованию чувств, у Гейджа на 35 % был нарушен лобный орбитополярный нервный путь. Этот путь отвечает за передачу слуховых, обонятельных, зрительных и вкусовых данных в память. Вероятнее всего, память Гейджа о его личных «мадленках» была стерта из-за пережитой травмы. Если сравнить три знаменитых мозга, то очевидно, что мозговые связи Молисона, основанные на двадцати двух ориентирах, пострадали меньше других. И это, скорее всего, объясняется точностью перенесенной им операции, которая в конечном итоге привела к нарушению работы памяти. Из протокола операции и МРТ, сделанных в 1993 году, известно, что доктор Сковилл удалил несколько частей мозга, включая медиальную височно-полярную кору, миндалевидное тело, энторинальную кору, некоторую часть зубчатой извилины, гиппокамп и другие небольшие части лимбической системы. Однако работа де Шоттена и его коллег показала, что операция Молисона также затронула шесть связей, которые удалось обнаружить при помощи ориентиров. Одно из этих соединений особенно важно для органов чувств и включает переднюю комиссуру, или спайку. Эта нейронная связь влияет на реакцию обонятельного органа и действительно могла быть задета у Молисона, потому что после операции у него были большие трудности с определением запахов. Результаты двух пройденных им обонятельных тестов были ужасны. Однако Молисон мог определять предметы по их виду, а это значит, что он не потерял память и помнил, что это за вещи; скорее в результате операции он перестал четко распознавать запахи (рис. 10.3). Например, когда ему дали понюхать гвоздику, Молисон сказал, что это «свежеспиленное дерево» при первой попытке пройти тест и «мертвая рыба, выброшенная на берег» – при второй.
Мозг Леборна больше всего пострадал от травмы, полученной в раннем возрасте. Участок поражения включал не только область Брока, но и несколько нейронных путей, связывающих ее с областью Вернике (рис. 10.1). Затронуты были и другие области. Как именно поражение мозга повлияло на поведение Леборна и работу его органов чувств, по большей части неизвестно, потому что Брока изначально лечил его от гангрены ноги. Но, учитывая степень поражения передней спайки и почти всех из двадцати двух ориентиров на левой стороне мозга, можно предположить, что «чувственная» жизнь Леборна после травмы была сущим кошмаром. И, чтобы плеснуть еще черной краски на эту невеселую судьбу, добавлю: когда де Шоттен и его коллеги представляют результаты своей работы, они демонстрируют фотографию Гейджа с его знаменитым ломом в руках (и с очень заметной травмой головы) и снимок Молисона, сидящего с кривой улыбкой, а вот единственное сохранившееся изображение Леборна – его мозг, плавающий в банке с формалином.
Рис. 10.3. Как Г. М. определил запахи (взято из работы Айхенборна и др. 1983 года)
Так как же нейронные связи, которые мы строим благодаря данным, собранным органами чувств, интегрируют поступившую из множества источников информацию и формируют восприятие внешнего мира? Львиная доля остальной части истории чувств включает в себя мультисенсорную интеграцию, или кроссмодальные взаимодействия. Эти взаимодействия важны для быстрой, точной, а иногда и жизненно необходимой интерпретации сенсорной информации (подробнее об этом в главах 18 и 19).
Эти знаменитые случаи – далеко не все исследования, которые, используя клинико-анатомический метод корреляции, расширили наши знания о черепно-мозговых травмах. Одна из причин того, почему мы столько знаем о травмах мозга и их влиянии на чувства, заключается в том, что мозг находится в неправильном месте нашего организма. Природа жестоко пошутила с нами, и в результате эволюции наш мозг балансирует на тонкой шее далеко от центра тяжести. Это место прямо создано для того, чтобы при потере равновесия и падении с наибольшей вероятностью повредить мозг. В сущности, дело не в том, что мозг «поместили» туда, просто требовалось, чтобы он находился именно там – в голове на плечах. У наших непрямоходящих предков мозг был расположен в более правильном месте: ближе к центру тяжести, ближе к земле. Эволюция нашего вида привела к тому, что мозг (с точки зрения защиты от травмы) оказался в наименее подходящем месте – хуже, наверное, только разве что в ногах. И при этом люди постоянно изобретают новые творческие, трагические и глупые способы подвергнуть мозг опасности. А так как наш мозг предрасположен к травмам, то и наши чувства также подвержены нарушениям. И, как мы уже увидели, изучая травмированный мозг, можно многое узнать о его функционировании и работе чувств. Будет нелишним подробнее рассмотреть два вида травм, являющиеся бичом для современного человека: сотрясение мозга и травму головы на поле боя.