В результате этих перекрёстных проводных соединений осязательные сигналы, относящиеся к лицу, активизируют не только карту лица, как это происходило бы в норме, но и карту кисти в коре мозга, которая кричит «рука!» высшим областям мозга. Конечный результат состоит в том, что пациент чувствует, что к его фантомной кисти прикасаются всякий раз, когда прикасаются к его лицу.
Второе возможное объяснение состоит в том, что ещё перед ампутацией сенсорный сигнал от лица посылается не только в лицевую область, но и частично вторгается в область кисти, как будто это резервные войска, готовые вступить в бой. Но эти отклоняющиеся от нормы связи обычно молчат, возможно, потому, что они постоянно тормозятся или подавляются нормальной активностью основной сигнальной линии, идущей от кисти. В таком случае ампутация обнаруживает эти неактивные в нормальной ситуации синапсы, так что прикосновение к лицу активизирует клетки в области мозга, отвечающей за кисть. В свою очередь, это заставляет пациента испытывать ощущения, как будто бы возникающие в отсутствующей кисти руки.
Независимо от того, какая из этих двух теорий отращивание новых нервных ответвлений или обнаружение подавляемых сигналов верна, во всем этом есть важная информация для медицины. Целым поколениям студентов-медиков твердили, что триллионы нейронных связей мозга закладываются во время внутриутробного развития и в раннем детстве, в то время как мозг взрослого теряет способность образовывать новые связи. Такое отсутствие пластичности, отсутствие способности восстанавливать или принимать новую форму часто использовалось как оправдание, когда пациентам говорили, почему им следует ожидать лишь очень небольшого восстановления функций после инсульта или травматического повреждения мозга. Наши наблюдения решительно опровергли эту догму, в первый раз показав, что даже основные карты чувствительности мозга взрослого человека могут изменяться на расстоянии в несколько сантиметров. Нам удалось использовать технику сканирования головного мозга, чтобы непосредственно показать правоту нашей теории: мозговые карты Виктора изменились так, как и было предсказано (рис. 1.3).
Вскоре после того, как наши данные были опубликованы, доказательства, подтверждающие и расширяющие эти открытия, стали поступать от многих исследовательских групп. Два итальянских исследователя, Джованни Берлукки и Сальваторе Альоти, выявили, что после ампутации пальца обнаружилась «карта» одного-единственного пальца, аккуратно нанесённая на лицо, как и предполагалось. У другого пациента был удалён тройничный нерв (чувствительный нерв, иннервирующий лицо), и вскоре на его ладони обнаружилась карта лица, что является точным обращением того, что мы уже наблюдали. Наконец, после ампутации ноги у другого пациента ощущения от пениса чувствовались в фантомной ноге. (Действительно, пациент утверждал, что теперь оргазм распространялся на ногу и изза этого был «намного сильнее, чем когда-либо».) Такое происходит из-за ещё одной странной непоследовательности мозговой карты тела: карта гениталий находится прямо возле карты ноги.
Рис. 1.3. Карта МЭГ (магнитоэнцефалограф) поверхности тела у пациента с ампутированной правой рукой. Заштрихованная область кисть, чёрные области лицо, белые области верхняя часть руки. Обратите внимание, что область, соответствующая правой кисти (заштрихованная), отсутствует в левом полушарии, но этот участок активируется, когда дотрагиваются до лица или верхней части руки
Мой второй эксперимент с фантомными конечностями был ещё проще. В двух словах, я сделал простое устройство с использованием обычных зеркал, чтобы заставить двигаться парализованные фантомные конечности и таким образом ослабить фантомную боль. Чтобы объяснить принцип работы, сначала я должен объяснить, почему некоторые пациенты могут «двигать» своими фантомными конечностями, а другие нет.
Многие пациенты с фантомами отчётливо ощущают, что они способны двигать отсутствующими конечностями. Они говорят слова вроде «Я машу рукой на прощание» или «Я тяну руку, чтобы ответить на телефонный звонок». Конечно, они хорошо понимают, что их рука в действительности не делает всего этого у них нет галлюцинаций, они просто безрукие, но субъективно у них есть живое ощущение, что они действительно двигают своим фантомом. Каков источник этих ощущений?
Я предположил, что они исходят из двигательных командных центров в передней части мозга. Из введения вы можете вспомнить, как мозжечок с точностью регулирует наши движения благодаря следящей системе управления. Чего я тогда не упомянул, так это того, что теменные области также принимают участие в этой системе управления, используя, в сущности, такой же механизм. Кратко напомню: исходящие двигательные сигналы к мышцам фактически передаются теменным долям, где они сравниваются с сенсорными обратными сигналами от мышц, кожи, суставов и глаз. Если теменные доли обнаруживают какое-либо несовпадение между предполагаемым движением и действительным движением руки, они дают корректирующие поправки в следующий круг двигательных сигналов. Вы используете такую следящую систему управления все время. Это то, что позволяет вам, например, во время завтрака найти на столе свободное место для тяжёлого кувшина с соком, не расплёскивая сок и не стуча кувшином по всему столу. А теперь представьте, что происходит, когда рука ампутирована. Двигательные командные центры в передней части мозга «не знают», что руки нет, они работают на автопилоте, так что они продолжают посылать двигательные сигналы отсутствующей руке. Кроме того, они продолжают отсылать копии сигналов теменным долям. Эти сигналы приходят в осиротевшую, испытывающую недостаток в сигналах область руки вашего центра создания образа тела в теменной доле. Эти копии сигналов двигательных команд ложно интерпретируются мозгом как действительные движения фантома.
Теперь вы можете задуматься, почему, если это так, вы не испытываете такого же живого ощущения фантомного движения, когда вы воображаете движение руки, умышленно оставляя её в покое. Вот объяснение, предложенное мной несколько лет назад, подтверждённое изучением снимков головного мозга. Когда ваша рука в покое, сенсорные сигналы от кожи, мышц, рецепторов суставов руки, а также и зрительные сигналы от ваших глаз единогласно свидетельствуют, что ваша рука не движется на самом деле. Хотя ваша двигательная кора и посылает «двигательные» сигналы вашей теменной коре, противодействующее свидетельство сенсорных обратных сигналов накладывает на них могущественное вето. В результате вы не испытываете воображаемое движение как реальное. Но если руки нет, ваши мышцы, кожа, суставы и глаза не могут обеспечить такой действенной проверки на действительность. Без запрета, идущего от обратных сенсорных сигналов, самый сильный сигнал, поступающий в вашу теменную долю, это двигательная команда руке. В результате вы испытываете как бы настоящие ощущения движения.
Движение фантомной конечностью само по себе странная вещь, но она может стать ещё более странной. Многие пациенты с фантомными конечностями сообщают о совершенно обратном эффекте их фантомы парализованы. «Она заморожена, доктор». «Она зацементирована». Для некоторых из таких пациентов фантом зажат в неудобном, совершенно болезненном положении. «Если бы я только мог ею пошевелить, как-то сказал мне один пациент, это помогло бы облегчить боль».
Когда я впервые с этим столкнулся, я был обескуражен. Бессмыслица какая-то! Они утратили свои конечности, но сенсомоторные связи в их мозге остались, по-видимому, такими же, как и до ампутации. Озадаченный, я стал изучать истории болезни некоторых из этих пациентов и быстро обнаружил искомый ключ. Ещё до ампутации у многих из этих пациентов наблюдался реальный паралич руки, вызванный поражением периферического нерва: нерв, иннервирующий руку, был вырван из спинного мозга, словно телефонный провод, выдернутый из гнёзда в стене, вследствие какого-либо резкого действия. Таким образом, сама рука не была затронута, но была парализована за много месяцев до ампутации. Тогда я задумался: а что, если этот период действительного паралича мог привести к состоянию усвоенного паралича, что, как я предположил, могло произойти следующим образом.
Рис. 1.4. Устройство из зеркал для «оживления» фантомной конечности. Пациент «кладёт» парализованную и причиняющую боль фантомную левую руку сзади зеркала и здоровую правую руку перед зеркалом. Теперь если он смотрит на отражение правой руки в зеркале, у него возникает иллюзия, что фантомная рука восстановлена. Движения настоящей руки создают впечатление, что фантомная рука также движется, и у пациента возникает соответствующее ощущение впервые за многие годы. У многих пациентов это упражнение снимает боли в фантомной руке. Визуальная обратная связь через зеркало более эффективна, чем традиционные методы лечения для синдрома хронической местной боли и паралича вследствие инсульта
До ампутации всякий раз, когда двигательная кора посылала двигательную команду руке, чувствительная кора в теменной доле могла получать отрицательный обратный сигнал от мышц, кожи, суставов и глаз. Вся система, основанная на отслеживании обратных сигналов, больше не работала. Теперь твёрдо установлено, что опыт изменяет мозг, усиливая или ослабляя синапсы, соединяющие нейроны. Этот процесс изменения известен как обучение. Когда сложившиеся конфигурации постоянно подкрепляются, например, мозг замечает, что за событием А неизбежно следует событие В, синапсы между нейронами, представляющими А, и нейронами, представляющими В, усиливаются. С другой стороны, если А и В не имеют несомненной связи друг с другом, нейроны, представляющие А и В, отключат взаимные связи, чтобы отобразить новую реальность.
Итак, мы имеем ситуацию, где двигательная кора постоянно посылает двигательные сигналы руке, относительно которой теменная доля постоянно замечала полное отсутствие мышечного и чувствительного эффекта. Синапсы, поддерживавшие строгие соотношения между двигательными командами и обратными сенсорными сигналами, которые они должны были бы производить, оказались дающими ложную информацию. Всякий новый бесплодный двигательный сигнал лишь усиливал эту тенденцию, так что синапсы становились все слабее и слабее, пока в конечном итоге не отмерли. Другими словами, мозг был обучен параличу, и паралич был прописан в схеме, конструирующей образ тела пациента. Позднее, когда рука была ампутирована, усвоенный паралич был перенесён на фантом, так что и фантом ощущался как парализованный.