[176]. В отличие от продольных ланцетовидных окончаний Aβ RA-LTMR круговые окончания Aβ Field-LTMR располагаются на некотором расстоянии от эпителиальных клеток и не находятся в тесном контакте с волосяной луковицей, которую окружают. Они не связаны напрямую и с клетками Меркеля, чувствительными к механическим воздействиям. Это объясняет их относительную невосприимчивость к отклонению волос и давлению на кожу. Запись их электрических сигналов показала, что каждое из приблизительно 200 круговых окончаний одного рецептора Aβ Field-LTMR представляет собой отдельный механорецептор с относительно невысокой чувствительностью. Другая отличительная черта Aβ Field-LTMR состоит в том, что зона инициации спайка у них находится не на самом конце, как у рецепторов Aβ SA1-LTMR и Aβ RA-LTMR, а на ветви отростка, расположенной далеко от круговых окончаний, которые неплотно охватывают волосяные луковицы. Эти особенности строения поддерживают следующий алгоритм: поглаживание большого участка кожи активирует множество круговых окончаний, слабо реагирующих на механические стимулы, что вызывает большое количество слабых неимпульсных волн электрического возбуждения, которые стимулируют удаленные зоны инициации спайков. Эти зоны по достижении порога срабатывания генерируют по принципу «все или ничего» импульс, который передается от кожи в спинной, а затем в головной мозг. Так рецепторы Aβ Field-LTMR, которые остаются неактивными при отклонении отдельных волос или слабом воздействии на кожу, передают серии импульсов при поглаживании больших участков кожи (рис. 8).
РИС. 8. Три типа рецепторов прикосновения и их окончания в коже. (А) Окончания одиночных рецепторов Aβ Field-LTMR, Aβ SA1-LTMR и Aβ RA-LTMR в коже, сверху вниз. (В) У каждого рецептора Aβ Field-LTMR есть круговые окончания, которые оборачиваются вокруг множества волосяных луковиц; благодаря этому рецептор реагирует на осторожное поглаживание кожи. Окончания Aβ SA1-LTMR связаны с одним кластером специализированных клеток Меркеля, за счет чего рецептор реагирует на воздействие на кожу. Продольные окончания рецептора Aβ RA-LTMR контактируют с 10–15 волосяными луковицами, что делает его чувствительным к отклонению волос
Таким образом, в случае с осязанием функции рецепторов определяет форма. Примечательно, что морфология и взаимное расположение окончаний рецепторов прикосновения различаются на разных участках кожи; на кончиках пальцев сочетание и организация разных типов окончаний отличаются от того, что можно увидеть на коже с волосяным покровом, а форма и расположение окончаний рецепторов в обеих этих зонах не такие, как на коже языка или пениса. Эта уникальность лежит в основе специализированных функций кожи разных частей тела. Гладкая кожа кончиков пальцев отличается высокой остротой восприятия, что позволяет, например, читать шрифт Брайля. Кожа на спине для большей чувствительности покрыта тонкими волосками, а кожа языка способна различать компоненты пищи, которую мы пробуем на вкус. Строение кожных окончаний разных типов рецепторов прикосновений и их уникальное взаимное расположение в разных частях тела позволяют нам во всей полноте ощущений исследовать окружающий мир для решения самых разных задач. Мозг, в свою очередь, прислушивается к тем сигналам, которые группы рецепторов прикосновений передают ему от кожи, и, объединяя опыт и внутреннее состояние, интерпретирует информацию. Тонкая организация инструментов осязания нашей нервной системы, а также их взаимное звучание и расположение позволяют симфонии импульсов передаваться от кожи к мозгу и дарить нам широчайший диапазон тактильных ощущений.
Боль живет в мозгеАллан Басбаум
ЕСЛИ ВЫ УШИБЕТЕ ПАЛЕЦ НОГИ, ОН БУДЕТ БОЛЕТЬ. Совершенно очевидно, что боль исходит от ноги. Или нет? Вспомните: все пациенты, лишившиеся руки или ноги, испытывают ощущение «фантомной конечности». Однако лишь у некоторых из них возникают сильные мучительные боли. Где же в этом случае зарождается боль? Другой любопытный парадокс можно продемонстрировать с помощью теплового гриля — устройства, состоящего из чередующихся теплых и холодных металлических стержней. Когда теплые и холодные стержни включаются по отдельности, человек, положив на них руку, ощущает соответственно тепло или холод. Но если их включить одновременно, большинство людей чувствуют сильную боль, как при ожоге, — и рефлекторно отдергивают руку. В случае с тепловым грилем боль возникает в отсутствие болевого стимула: это иллюзия боли.
Как объяснить эти странности, связанные с болью? Дело в том, что боль — сложное ощущение, формируемое мозгом, и в нем есть как сенсорно-дискриминативный компонент, связанный с локализацией и интенсивностью боли, так и эмоционально-ситуативный компонент, делающий боль неприятным ощущением. Точно так же, как в картинах Мондриана нет ничего по определению прекрасного (хотя многие считают их прекрасными), так и в руке или ноге, где чувствуется боль, нет ничего по определению болезненного. Именно об этом говорит пример с фантомными болями. Ощущение боли в фантомной конечности связано с существованием нейронной карты, на которой представлены все части тела, в том числе отсутствующая; эта карта хранится в области мозга, получившей название соматосенсорной коры. Наличие болевых ощущений зависит от того, когда, где и как электрические сигналы от нейронов конечности обрабатываются мозгом, а также от условий, при которых возникает боль.
Так как же возникает «нормальная» боль, которую вы испытываете, когда обжигаете руку, ломаете ногу или подвергаетесь хирургической процедуре? Мы довольно много знаем о нейронных цепях, которые передают информацию с места повреждения в спинной мозг, а из него — в головной, где и формируется ощущение боли[177]. Неприятные стимулы (термические, механические или химические), которые могут привести к повреждению тканей, активируют определенные группы нервных волокон в конечностях — ноцицепторы. К ноцицепторам относятся различающиеся на молекулярном уровне рецепторы, которые реагируют на разные стимулы. Например, высокая температура активирует нервные окончания, содержащие чувствительный к теплу рецептор TRPV1, а холод активирует другой рецептор — TRPM8. Интересно, что эти рецепторы активируются и некоторыми химическими веществами, встречающимися в природе. Например, капсаицин, содержащийся в жгучем перце и вызывающий боль, избирательно активирует TRPV1. Ощущение прохлады, которое вызывает ментол, — результат активации TRPM8. Болезненные механические стимулы, такие как щипки, активируют другие типы ноцицепторов в коже.
Аксоны нейронов-ноцицепторов тянутся в спинной мозг, где соединяются с цепями, которые передают сигналы в высшие отделы головного мозга. По некоторым проводящим путям от спинного мозга к головному передается сенсорно-дискриминативная информация о стимуле (местоположение и интенсивность). Другие пути связаны с разными отделами мозга, которые обрабатывают и генерируют эмоции. В конце концов вся информация поступает в кору головного мозга, где формируется ощущение боли — как результат объединения сенсорно-дискриминативного и эмоционального компонентов. Не стоит забывать и еще об одном важном факторе, который влияет на восприятие боли: когнитивном, связанном с конкретным опытом. Иными словами, ситуация, в которой возникает неприятный стимул, может серьезно повлиять на конечное ощущение. Случается, что спортсмен получает травму в разгар напряженного матча, но чувствовать боль начинает только после финального свистка.
Учитывая прорывы в технологиях визуализации мозговых процессов, можно предположить, что совсем не сложно выявить области коры, в которых генерируется боль: достаточно просто поместить испытуемого в сканер, сделать снимок мозга с помощью функциональной МРТ и отметить области, которые активизируются в ответ на болезненный стимул. К сожалению, именно здесь начинаются проблемы. Да, мы можем увидеть области соматосенсорной коры, активность которых коррелирует с интенсивностью и местоположением стимула. Во многих других областях мозга, таких как передняя поясная извилина и передняя инсулярная зона, активность коррелирует с эмоциональными компонентами боли — то есть с дискомфортом. Но мы все еще не можем выявить те области мозга, активность которых однозначно указывает на характер, интенсивность и эмоциональное воздействие боли, которую испытывает человек.
Эта проблема представляет не только теоретический интерес. Вопрос локализации боли в мозге имеет прямое отношение к лечению острой боли (в частности, вызванной травмирующим стимулом) и кратковременной послеоперационной боли. Иметь объективную картину боли еще важнее в случаях с хронической болью — той, которая длится больше трех месяцев и наблюдается при артрите, диабетической нейропатии, постгерпетической невралгии, раке и болях в спине. Боль — это субъективное ощущение, и поэтому врач всегда ориентируется исключительно на слова пациента. Будь у нас объективная шкала боли, которую испытывает человек, это упростило бы подбор оптимального метода ее устранения, в том числе расчет дозы анальгетика.
Вернемся к тепловому грилю — решетке из теплых и холодных металлических стержней. Если вы посмотрите на снимок мозга человека, который испытывает иллюзорную боль, вызванную тепловым грилем, то с удивлением обнаружите активность в областях, которые связаны как с сенсорно-дискриминативным, так и с эмоциональным компонентом боли. По характеру эта активность почти не отличается от той, что наблюдается при контакте с горячим предметом[178]. Следует помнить, что тепловой гриль активирует только те нервные волокна, которые реагируют на безвредные термические стимулы. Ноцицепторы (рецепторы боли) при этом не активируются. По всей видимости, активность ноцицепторов в коже руки вовсе не обязательна для того, чтобы вызвать ощущение боли или инициировать возбуждение областей мозга, которое обычно возникает при их активности. Скорее именно активность мозга определяет субъективную оценку интенсивности и источника боли, а также дискомфорт от нее. Следует ли из этого вывод, что боль на самом деле не в руке, даже если человек ощущает ее именно там? На это явно указывает и феномен фантомных конечностей. Причиной фантомных болей считается иллюзия, создаваемая картой конечности, которая хранится в коре головного мозга. Таким образом, когда пациент жалуется на боль в отсутствующей руке или ноге, совершенно очевидно, что это ощущение формируется в другом месте. Где и как — по-прежнему загадка.