Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге
- Автор: Линден Дэвид
- Год: 2022
- Язык: русский
- Год: Синдбад
- ISBN: 978-5-00131-420-2
- Переводчик: Юрий Яковлевич Гольдберг
- Жанр: Биология
Электронная книга - «Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге». Краткое содержание книги:
Авторы описывают самые удивительные особенности мозга, честно объясняя, что известно, а что пока неизвестно ученым о работе нервной системы. Книга увлечет всех, кто интересуется наукой о мозге.
Наши рефлексы — звенья цепи автоматического исправления ошибок, и они естественным образом дополняют карту преобразования ощущений в движение: обнаруживают сенсорную ошибку и быстро исправляют ее путем моторной реакции. Например, когда мы спотыкаемся, нарушение равновесия заставляет нас автоматически выставлять перед собой руки, чтобы смягчить возможное падение. Вероятно, всем знаком коленный рефлекс. Когда врач ударяет молоточком по надколенной связке, четырехглавая мышца бедра растягивается, и спинномозговые рефлексы мгновенно реагируют на это непроизвольное растяжение сокращением мышц, в результате чего нога выпрямляется. Такие же рефлексы растяжения мышц наблюдаются в руках, и их можно оценить в лабораторных условиях с помощью электромиографии — метода, который позволяет регистрировать электрическую активность в мышцах, чтобы точно измерить сигналы, управляющие перемещением рук в пространстве, как при осознанных, так и при рефлекторных движениях.
Вернемся к вопросу, связанному с адаптацией к силовому полю. Может быть, рефлексы, противодействующие внезапному силовому полю, также обучают мозг подаче более эффективных моторных команд в будущем? По всей видимости, так и происходит. Наблюдаемые на электромиограмме паттерны, которые наши рефлексы добавляют к нашим движениям при сопротивлении силовому полю, очень похожи на изменения, вносимые нами в будущие паттерны активации мышц. Другими словами, корректирующая мышечная активность во время одиночного движения, вероятно, определяет будущие изменения в моторном действии при следующем движении[242]. Например, при сокращении бицепса и расслаблении трицепса в ответ на действие силового поля наша моторная система, по всей видимости, включает эту корректирующую обратную связь в новую карту преобразования ощущений в движение — то есть мозг считает, что для достижения желаемой прямой траектории в будущем бицепс должен быть более активным, а трицепс менее активным, чем при первоначальном движении.
Подводя итог, можно сказать, что совершаемые нами движения на самом деле сложнее, чем кажутся: они предполагают сложные преобразования сенсорных прогнозов в моторные действия. Сами же преобразования постоянно обновляются по мере того, как мы больше узнаем о себе и о внешнем мире. Ошибки сенсорного предсказания, или несоответствие между тем, что мы ожидаем почувствовать после движения, и тем, что в итоге чувствуем, запускают процесс обучения. Мы рассмотрели этот процесс и пришли к выводу, что для совершенствования будущих движений наш мозг, по всей видимости, прибегает к подсказкам систем обучения, встроенных в спинной мозг: наших рефлексов.
Как мы уже отмечали, изучение того, как мозг контролирует движения, может серьезно помочь в понимании поведения как здоровых, так и больных людей. Например, наши исследования помогут получить ответ на вопрос, почему одни люди осваивают моторные навыки быстрее, чем другие; возможно, у них просто более совершенные рефлексы. Что еще важнее — двигательные нарушения, которые сопутствуют многим болезням, таким как инсульт и мозжечковая атаксия, отчасти могут быть обусловлены неспособностью пациентов должным образом корректировать движения, в результате чего их мозг лишается знающего и опытного учителя. Исследования указывают на то, что для нейрореабилитации может быть полезно вынуждать пациентов делать ошибки в движениях и усиливать обратную связь для коррекции этих ошибок. Нейробиологи надеются, что добываемые ими фундаментальные знания о мозге помогут найти способы улучшить жизнь людей. По крайней мере, можно рассчитывать, что в недалеком будущем мы уже не будем проливать кофе.
Нейробиология указывает новый путь к реабилитации после повреждения мозга
ПРОБЛЕМА ИНСУЛЬТА
Джон Кракауэр
САМОЕ РАННЕЕ УПОМИНАНИЕ ОБ ИНСУЛЬТЕ встречается в папирусе Эдвина Смита, который был написан в Египте приблизительно за 1600 лет до нашей эры[243]. По прошествии почти тысячи лет на Индийском субконтиненте появился ведийский термин пакшавхада, обозначавший гемиплегию (паралич мышц одной половины тела)[244]. Но формально инсульт впервые был описан Гиппократом приблизительно в 400 году до н. э. и на греческом языке назывался апоплексией (αποπληξία), от глагола со значением «внезапно оглушить, сбить с ног»[245]. Принято считать, что английский термин stroke (инсульт) происходит от староанглийского strac — «сильный удар»[246]. Таким образом, сама этимология этого термина говорит о внезапном и разрушительном характере инсульта — человек вроде бы здоров, а через минуту он уже инвалид. Не случайно Гиппократ, который особенно интересовался прогнозами, писал, что «апоплексию сильную невозможно излечить, а слабую — трудно»[247]. И в наше время мы сталкиваемся с чрезвычайно сложной задачей, когда пытаемся устранить последствия инсульта уже после их наступления.
242
S. Albert and R. Shadmehr, «The Neural Feedback Response to Error as a Teaching Signal for the Motor Learning System», Journal of Neuroscience 36 (2016): 4832–4845.
243
J. H. Breasted, The Edwin Smith Surgical Papyrus: Published in Facsimile and Hieroglyphic Transliteration with Translation and Commentary in Two Volumes (Chicago: University of Chicago Press, 1930).
244
S. Mishra, B. Trikamji, S. Singh, P. Singh, and R. Nair, «Historical Perspective of Indian Neurology», Annals of Indian Academy of Neurology 16 (2013): 467–477.
245
E. Clarke, «Apoplexy in the Hippocratic Writings», Bulletin of the History of Medicine 37 (1963): 301–314.
246
R. K. Barnhart and S. Steinmetz, The Barnhart Dictionary of Etymology (Bronx: H. W. Wilson, 1987).
247
Цит. в J. A. Lidell, A Treatise on Apoplexy, Cerebral Hemorrhage, Cerebral Embolism, Cerebral Gout, Cerebral Rheumatism, and Epidemic Cerebro-spinal Meningitis (New York: W. Wood, 1873). Р. 14.