Исследователи мозга по капле собирают информацию, правдами и неправдами выжимая ее из всех доступных источников. Но это непросто: наблюдать за структурой мозга лучше всего, вынув его из черепа, и подобное было абсолютно невозможно на ранних этапах изучения активного мозга. Однако один ученый нашел выход из положения: чтобы понять локализацию функций головного мозга у пациентов, находящихся на операционном столе, он применил оригинальный подход. Доктор Уайлдер Пенфилд сосредоточился на двух небольших областях мозга, называемых «сенсорная и моторная полоски». Пенфилд умер задолго до выхода фильма «Ганнибал»[7], но он уже знал то, о чем говорил доктор Лектер в предпоследней сцене: «Если это вас беспокоит, Клариса, мозг не чувствует боли». После сей впечатляющей фразы Лектер демонстрирует этот феномен на не слишком приятном агенте Крендлере, заставляя того съесть кусочек собственного мозга. Вот это знание об отсутствии ощущения боли в мозге и использовал Пенфилд в своих исследованиях, благодаря чему написал уникальную работу по когнитивной психологии.
Пенфилд был нейрохирургом, и, перед тем как приступить к самой операции, когда череп пациента уже был вскрыт, а сенсорные и моторные полоски были видны и доступны для прикосновений, он последовательно их массировал. Пациент в тот момент бодрствовал, как и Крендлер в той сцене из «Ганнибала», и Пенфилд мог спросить его, что же происходит после стимуляции. Так, например, после массажа определенной части сенсорной области пациент говорил: «Я ощущаю покалывание в пальцах». Больше 1000 человек прошли через руки Пенфилда за время его карьеры, и он кропотливо обработал все свои наблюдения, записав информацию о 120 пациентах. В итоге, используя этот специфический метод, ученый довольно точно и тщательно отобразил локализацию исследуемых областей мозга. «Карта» – идеально подходящее название для того, что Пенфилд сделал, но то, как он визуализировал результаты своей мозговой щекотки, выглядит несколько кошмарно. Оценив размеры нервной ткани, выделенной для восприятия в одном случае и для контроля двигательной активности – во втором, он пригласил художницу, миссис Х. П. Кэнтли, которая в 1937 году начала рисовать очень странных на вид существ, называемых гомункулами.
Гомункул, иллюстрирующий сенсорную зону коры головного мозга, отличался от того, который представлял моторную полоску, потому что наши сенсорные и двигательные возможности не всегда напрямую повторяют друг друга. Чтобы контролировать движения пальцев и чтобы ими ощущать внешний мир, мы используем разный объем коры. Хотя, как выяснилось, рисунки Кэнтли зачастую были неточны. На это указал психолог Ричард Григгс: иногда они основаны на данных левого полушария, но при этом относятся к левой половине тела гомункула – и это ошибка, потому что функционально левая часть мозга контролирует правую половину тела. Также Григгс отметил, что, хотя Кэнтли никогда не рисовала гомункула-женщину, в конце 80-х годов XX века на классических рисунках появилось изображение левой женской груди. Возникновение этой детали лишь частично корректирует пристрастие Пенфилда к гомункулам-мужчинам. Фактически только одна десятая часть обследованных пациентов были специально отмечены им как женщины. В 2012 году четыре нейробиолога-женщины обсудили эту гендерную предвзятость и отметили отсутствие в литературе женского персонажа, подобного гомункулу. Они призвали ценить существующие исключительные различия в сенсорном составе женщин и мужчин. Но, даже учитывая эту дискриминацию по половому признаку, нельзя не отметить, что гомункул, изображающий сенсорные области человека, выглядит более чем странно. Поскольку все же данные были получены в основном от мужчин, я буду использовать формы местоимения мужского рода. У гомункула огромные руки, сильно увеличенные в размерах губы и язык и просто гигантский пенис. При этом у него крайне короткие ноги и истощенное на вид туловище. Это несуразное существо демонстрирует, что большая часть сенсорной области в человеческом мозге отводится пальцам, губам и гениталиям (гениталии гомункула-женщины были бы примерно такими же крупными, как и ее ступни).
С конца 40-х годов XX века было описано столько гомункулов млекопитающих, что они могли бы заполнить небольшой зоопарк: утконос, кролик, землеройка, мышь, летучая мышь, кошка, собака и обезьяна. Крысункул, утконосункул и обезьяноункул (крыса, утконос и обезьяна соответственно) – это всего лишь несколько странных названий еще более странных рисунков. Быть может, самые отвратительные среди всех суперчувствительных «-ункулов» – те млекопитающие, которые живут в земле или используют сенсорный аппарат своих рыл для интерпретации мира. Крот-звездонос и сам по себе выглядит эксцентрично, что уж говорить о кротункуле, изображающем его. Мордочка этого землеройного животного украшена двадцатью двумя кожными наростами (по одиннадцать с каждой стороны), напоминающими звезду. Те, словно лучики, расходятся из центра его морды, и если пронумеровать их от одного до одиннадцати, то одиннадцатым окажется самый маленький нарост в нижней части морды. Когда крот движется по норе, лучики непрерывно вытягиваются и касаются всех объектов, с которыми он сталкивается. Предполагается, что лучи могут сделать больше дюжины «касаний» в секунду. Два уникальных аспекта строения этих наростов гарантируют, что крот глубоко в контакте с окружающей средой. Прежде всего на каждом лучике есть более сотни мелких нервных окончаний – структур, называемых органом Эймера. Они распределены по всему наросту и покрыты так называемыми осязательными ямками. (В случае со зрением центральная ямка сетчатки глаза служит для повышения резкости в центре поля зрения. Подробнее об этом я расскажу в главе 8.) Фактически лучик номер одиннадцать – это часть осязательной ямки. Всякий раз, когда лучи 1–10 встречают что-то и впрямь интересненькое для крота, одиннадцатый лучик начинает действовать, исследуя новый предмет несколькими касаниями.
Когда смотришь на этого диковинного зверька, возникают вопросы: как и почему? Из всех хищников на планете крот-звездонос – самый злобный, ненасытный и стремительный едок из всех (в процентном соотношении размера и веса, разумеется). Он всеяден и пожирает все на своем пути: шаг за шагом, не пропуская ни единой крошки. Если вы считаете, что это гепард быстро убивает, то знайте: вот то маленькое существо с лучиками может ощупать, идентифицировать и заглотить добычу всего за 120 миллисекунд. В интернете много видео об этом. А вот если бы этот крот при подобном хищном поведении действовал хотя бы на полсекунды медленнее, он не смог бы поглощать достаточное количество пищи, необходимое для его быстрого метаболизма. Экстремальность и скорость, с которыми этот вид эволюционировал, ошеломляют.
А еще есть бедный голый землекоп: внешне он похож на маленькую крысу, живет под землей, как крот, но при этом не является ни крысой, ни кротом. Голые землекопы теснее связаны с дикобразами, шиншиллами и морскими свинками, чем с любыми другими млекопитающими. Недавно их выделили в отдельное семейство – землекоповых (Heterocephalidae), что означает, что они абсолютно уникальны. А если всего этого недостаточно, чтобы удивить вас, то стоит еще добавить, что вообще-то они и не голые: их тело покрыто жесткими торчащими тактильными ворсинками, похожими на пушок над верхней губой двенадцатилетнего мальчика, который пытается отрастить усы. Однако существует и землекопункул. В 2002 году Кеннет Катания и Фиона Ремпл явили миру гомункула-землекопа. Картинку нарисовала миссис Кэнтли нашего времени – Лана Финч, и изображение получилось воплощением ночного кошмара, наглядно показывающего все «прелести» образа жизни этого вида. У голого землекопа крошечные глазки, и раньше считалось, что они нефункциональны, но в 2010 году исследование показало, что землекопы действительно могут использовать свои глазки для обнаружения света. Слух у них очень чуткий, и в своих искусно построенных туннелях они слышат даже едва уловимое жужжание нерасторопного насекомого.
Голые землекопы – животные социальные, и у них уникальная среди млекопитающих иерархия. В каждой колонии есть матка-королева и пара самцов-производителей. Остальные члены колонии – рабочие особи, но и среди этой касты есть разделение функций. Матка производит потомство каждые два месяца, но отличить ее от других обитателей колонии можно не только по наличию детенышей и огромному размеру: подданные, вытягиваясь в струнку у стенок туннеля, всегда пропускают королеву, когда та патрулирует свои владения. Почти треть соматосенсорного аппарата голого землекопа сосредоточена на его зубах, которые он пускает в ход всегда и везде, за исключением разве что спаривания (впрочем, есть доказательства, что он использует свои огромные зубищи при социальных взаимодействиях, так что вполне возможно, что те вовлечены и в секс).
И все же самое интересное в голом землекопе – его мозг. Судя по всему, кора головного мозга у этого вида полностью трансформировалась таким образом, что почти вся область, обычно предназначенная зрению, была преобразована в тактильную способность зубов. Подобное ремоделирование – прекрасный пример пластичности мозга млекопитающих, однако мало что известно о том, как это все работает. К счастью, можно тщательно изучить, как реконструируется структура мозга в контексте восприятия чувств на примере мышункула.
Рис. 3.1. Кротункул (крот-звездонос), гомункул и мышункул. Пятнышки на голове у мышункула – это баррелы
Обычный гомункул-мышь (мышункул) имеет типичную большую голову и сильно увеличенную в размерах морду, как у всех гомункулов млекопитающих, которые используют тактильные механизмы головы для интерпретации мира природы (рис. 3.1). Грызуны, как правило, используют для этого вибриссы (усы): они постоянно шевелят ими, дотрагиваясь до предметов. Усы – это длинный сенсорный аппарат. В местах их крепления присутствуют нервные окончания. Информация, полученная рецепторами, передается в неокортекс мыши, концентрируется и «осмысливается» в баррелах соматосенсорной коры. Деннис О’Лири и его коллеги из Института биологических исследований Солка задались вопросом: как ремоделируются тактильные сенсоры мозга после того, как уменьшается сенсорная область, отвечающая за это чувство?