Физическая реальность внешнего мира и картина, которую создает наш мозг, – совершенно разные вещи.
Эти малоизвестные механорецепторы в коже, названные именами двух немцев и двух итальянцев девятнадцатого века, творят маленькое чудо манипуляции объектами. Способность держать инструмент с такой ловкостью с помощью части нашей кожи – это то, что отличает нас от животных и (на момент написания) роботов.
Удивительные рефлексы этой «фантастической четверки» позволяют нам трогать, но не объясняют, как наш мозг узнает, что к нам прикоснулись. Физическая реальность внешнего мира и картина, которую создает наш мозг – на самом деле две разные вещи. Ранние исследователи и картографы старались постичь мир и визуально изображали его так, чтобы было понятно тем, кто остался дома. Разум понимает мир осязания с помощью двух карт: самой кожи и «сенсорного гомункула» в мозгу.
В 1950-е годы доктор Уайлдер Пенфилд, выдающийся канадский нейрохирург, занимался лечением пациентов с трудноизлечимой эпилепсией[212].
МЕХАНОРЕЦЕПТОРЫ
У многих его пациентов с эпилепсией присутствовала аура – ощущение, что сейчас начнется приступ. Он предположил, что, если удалить часть черепа и вызвать ауру, воздействуя на участок мозга электродами, пока пациент в полном сознании, удастся найти участок мозга, ответственный за приступ. Эксперимент был успешен только частично, но доктор нашел нечто более интересное. Когда он прикасался к различным участкам мозга во время операции, у пациентов были странные ощущения на различных участках кожи. Пенфилд тщательно записал, какие участки мозга связаны с ощущениями на разных участках кожи. Что интересно, карта чувствительных участков в мозгу выглядит перемешанной, потому что площадь мозга не соответствует площади поверхности тела, которую закрывает участок кожи. Например, кожа на кончике указательного пальца, с его заметной плотностью чувствительных рецепторов, требует от «карты мозга» намного больше внимания, чем, скажем, кожа на спине. Чтобы выразить это, Пенфилд создал модель человека, на которой части тела были уменьшены или увеличены, отражая пространство, которое они занимают в мозге. В результате появился сенсорный гомункул – нескладное, неуравновешенное «гротескное создание» (как описал его Пенфилд). У него были увеличены те части тела, где была большая плотность механорецепторов (кисти рук, ступни и губы), в противоположность тем частям, где рецепторов было намного меньше (торс и руки) – эти части были тонкими и маленькими. Карта тела в мозге с тех пор получила название «сенсорного гомункула».
КАРТА ТЕЛА
Количество нервных окончаний в участке кожи влияет на точность ощущения. Это объясняет тот давно известный факт, что у женщин осязание лучше, чем у мужчин: так же, как большее количество джина и меньшее количество тоника создают более крепкий коктейль, так и то же самое количество механорецепторов в маленьких пальцах делает их более чувствительным инструментом. Точность прикосновения обратно пропорциональна размеру рук и пальцев, здесь побеждает самый маленький. Осязание разделяет не только по полу и размеру, но и по возрасту. С возрастом мы начинаем терять рецепторы в коже, и концентрация медленно ослабевает. Это частично объясняет, почему пожилым людям труднее справляться с мелкой работой руками. И хотя причиной неудач обычно считается потеря других ощущений – а именно, зрения и равновесия – уменьшение числа рецепторов в коже рук и ног тоже виновато. Но осязание – это не только количество рецепторов, это еще и их использование. У слепых людей различающее осязание намного лучше, чем у зрячих, и они расшифровывают шрифт Брайля с удивительной чувствительностью и скоростью[213]. Это пример «пластичности» мозга, при которой мозг перестраивается, чтобы компенсировать потерянное ощущение; кожа может прикрыть слабое место. Потрясающий пример способности мозга перестраиваться – это случай тридцатишестилетней преподавательницы, которая перенесла инсульт в правом полушарии мозга[214]. Она почти полностью потеряла тактильную чувствительность в левой половине тела и столкнулась с «односторонним пространственным игнорированием» – левая часть поля зрения у нее не работала. Она постоянно сталкивалась с объектами слева от себя, от дверных косяков до прохожих на улице. К счастью, эти симптомы заметно улучшились через восемь месяцев, но теперь она начала слышать кожей. Некоторые звуки, особенно голос определенного радиоведущего, неизменно вызывали у нее покалывающее ощущение в коже левой руки. Сканирование мозга показало анатомическую реорганизацию нейронных связей в ее мозге. В процессе заживления после инсульта нейронные связи образовались между аудиторной (слышащей) и соматосенсорной (ощущающей) областями мозга. Этот странный феномен известен как акустико-тактильная синестезия – буквально «смешение ощущений».
Но этот, похожий на компьютерный, интерфейс, который создают механорецепторы и нейронные связи – не единственный способ, которым кожа ощущает. Вы когда-нибудь задумывались, почему подушечки пальцев сморщиваются в ванне? В детстве это может казаться самой неразрешимой научной загадкой. Выглядит так, будто какой-то вид осмоса вытягивает небольшое количество воды из кожи. Но учтите, что это сморщивание случается только на безволосой коже ладоней, кончиков пальцев и ступней. Хирурги 1930-х годов замечали, что, если нервы, идущие к пальцам, перерезаны, реакция с морщинками исчезает. Похоже, что сморщивание кожи в воде готовит нас к необычному тактильному испытанию – удержанию мокрых предметов. В 2011 году нейробиолог Марк Чангизи обнаружил, что рисунок морщинок на пальцах напоминает дренажную сеть, и что они определенно работают как автомобильные покрышки[215]. В этом открытии подвижный ландшафт кожи создает временный горный хребет, с водосбросами для новых рек. Годом позже команда университета Ньюкастла попросила участников эксперимента полчаса подержать руки в теплой воде, а затем выполнить задание по переноске влажных мраморных шариков[216]. Те, у кого пальцы сморщились от воды, собирали и переносили шарики быстрее, чем участники с сухими руками, но сморщенная кожа не повлияла на способность собирать сухие шарики. Более поздние исследования, впрочем, показали результаты, противоречащие этому упражнению по переноске шариков[217]. Чангизи считает, что это приспособление осязания создано не для манипуляции мелкими предметами, а для быстрого движения и удержания веса тела при ходьбе босиком по влажной поверхности или залезании на влажные стволы деревьев и камни. Если мы хотим узнать, что из этого – настоящая причина, следующий эксперимент должен быть сопряжен с небольшим риском.
Различающее осязание – способность определять окружающие предметы до умопомрачительной степени чувствительности – выглядит почти чудом, но у самого разнообразного чувства нашего тела намного больше слоев. Физические характеристики осязания описать довольно легко: механорецепторы, в больших количествах расположенные на безволосой коже, связаны с мозгом через А-бета-нервные волокна, которые передают сигналы со скоростью гоночного болида на полном ходу – примерно 160 миль в час. Тем не менее, ученые только начинают понимать, что у человека есть и другая система осязания. Наравне с рецепторами и их механизмами, приспособленными различать, у нас есть отдельные рецепторы для эмоционального осязания, которые чувствуют нематериальное[218]. Эти нервы называются «С-тактильные волокна» и находятся в волосистой коже. С-тактильные волокна чувствуют легкое прикосновение, и сигналы от них отправляются к мозгу с более низкой скоростью – около двух миль в час[219]. Они нужны не для того, чтобы сообщать, что к нам кто-то прикоснулся, вместо этого они несут эмоциональный сигнал прикосновения. Лучше всего они работают при поглаживании на скорости 2-10 см в секунду и при температуре 32° С, так что, если вы хотите достичь идеальной ласки кожей к коже, начните с этих параметров[220]. Эти медленные сигналы обрабатываются в зонах мозга, связанных с эмоциями, например, в лимбической системе[221]. Недавние исследования также полагают, что приятная активация этой системы эмоциональных прикосновений положительно влияет на наше ощущение владения телом[222]. Это видно по иллюзии «резиновой руки» если у вас вдруг есть дома реалистичная пластиковая конечность, можно с ней провести впечатляющий фокус). Испытуемый кладет правую руку на стол перед собой, а левую прячет за непрозрачным экраном, положив вместо нее резиновую руку. Спрятанную левую руку и заменяющую ее резиновую одновременно поглаживают. Когда испытуемого гладят со скоростью и силой эмоционального прикосновения, он быстрее начинает воспринимать резиновую руку как свою собственную[223]. Эмоциональное прикосновение усиливает наше восприятие себя.
Но почему прикосновение к предплечью от любимого человека так отличается от такого же прикосновения (с работой тех же самых рецепторов) врача во время осмотра, или от прикосновения незнакомца в переполненном поезде? Когда кто-то прикасается к нашей коже, он также трогает наш мозг, потому что эти два органа постоянно общаются, пытаясь определить, кто нас трогает и как на это реагировать. Кто нас трогает? Нас потрогали? Это дружеское прикосновение? С помощью слуха и зрения мозг начинает создавать контекст происходящего, определять, друг до нас дотронулся или враг. Ожидание ласки временно изменяет кожу в ожидании удовольствия, тогда как предвкушение боли усиливает физический дискомфорт. Когда происходит само прикосновение, бесчисленные единицы информации о давлении, скорости и температуре прикосновения отправляются в мозг, чтобы создать контекст и его интерпретацию. Ожидание, фантазия и реальность смешиваются на поверхности кожи, на сцене, на которой разыгрывается пьеса нашей жизни.