Вообразите плывущую в океане рыбу. А теперь представьте, что справа от этой рыбы неожиданно возникает хищник. Свет, отраженный от хищника, попадает в глаз рыбы и формирует изображение на сетчатке. Это изображение посредством перекреста волокон зрительного нерва попадает в противоположную половину мозга, и нервная система сразу реагирует: мышцы контрлатеральной стороны тела сокращаются. Все это приводит к тому, что рыба уплывает в противоположную от стимула (хищника) сторону.

Все значительно усложняется у животных со стереоскопическим зрением, глаза которых направлены вперед, как у человека. Перекрест нервных путей все равно присутствует. Однако в таком случае только половина нервных импульсов от каждого глаза направляется в противоположное полушарие для обеспечения стереоскопического зрения.

Давайте теперь разберем, что же происходит, когда у животного имеются конечности. У животных без конечностей (например, рыбы или червя) нервные импульсы к мышцам проходят по неперекрещивающимся двигательным волокнам. Только сенсорные волокна перекрещиваются, что вызывает мышечный ответ с той стороны тела, куда пришел нервный импульс, а значит, нет необходимости в дополнительном перекресте. Однако, в случае наличия у животного конечностей, вклад в ответную реакцию может вносить не только контрлатеральная сторона тела, но и ипсилатеральная. Для обеспечения такой свободы действия двигательные волокна перекрещиваются обратно, на сторону исходного стимула. Другими словами, с появлением конечностей двигательные волокна, так же как и сенсорные, перекрещиваются. А значит, левое полушарие мозга преимущественно контролирует руку и ногу правой стороны тела, а правое полушарие управляет рукой и ногой левой стороны.

Кроме того, ученые предполагают, что перекрест нервных путей с их структурной асимметрией может приводить к дифференцированию обеих половин мозга. Функциональной асимметрией мозга можно объяснить задействованность левого полушария в таких сферах, как общение, аналитическое мышление и управление движениями, и специализацию правого полушария на сенсорной информации, пространственных отношениях и творческих способностях.

Какие есть различия в строении мозга у животных с самосознанием и других позвоночных?

Отвечает Роберт О. Дункан, изучающий проблемы поведения в Йоркском колледже, городской университет Нью-Йорка:

Наличие самосознания отличает человека от других видов животных. Психологи определяют самосознание как метапознание, осознание своей способности мыслить. Считается, что у человека за самосознание и другие сложные когнитивные навыки, такие как социальные способности, планирование и рассуждение, отвечает префронтальная кора.

Если предположить, что за самосознание отвечает только префронтальная кора, то ответ на заданный выше вопрос будет очень простым: у видов, которые не демонстрируют признаков самосознания, не развиты области мозга, аналогичные префронтальной коре человека. Однако префронтальная кора отвечает за еще многие другие когнитивные процессы и тесно связана с другими областями мозга, поэтому нельзя говорить о том, что данная область является единственным очагом для локализации самосознания. Другими словами, наличие префронтальной коры может быть необходимо, но недостаточно для формирования самосознания. Некоторые психологи считают, что зачатки самосознания могут появляться уже у животных с более развитыми когнитивными способностями, бо́льшим размером мозга или относительно высокой степенью взаимосвязанности областей мозга.

Четко выделить различия в строении мозга, которые связаны с наличием или отсутствием у животных самосознания, – задача невероятно трудная. А самое главное – невозможно точно определить и сравнить слабовыраженные морфологические различия у видов из-за более значительных межвидовых различий в строении мозга. Так, признаки самосознания демонстрируют как дельфины, так и шимпанзе, однако строение их мозга сильно различается.

Более того, отсутствие надежных поведенческих тестов для определения проявлений самосознания затрудняет выявление животных, обладающих им. В 1970 г. Гордон Дж. Гэллап (младший) из Университета штата Нью-Йорк в Олбани разработал «зеркальный тест» для выявления самосознания у шимпанзе. Тест считался пройденным успешно, если шимпанзе с помощью зеркала рассматривал нанесенную краской отметку на своем лице. И несмотря на то что большинство представителей рода шимпанзе успешно справляются с зеркальным тестом, есть особи, которые проваливают его, что вызывает сомнение в адекватности данной методики.

Трудности, с которыми сталкиваются ученые при изучении самосознания, указывают на то, что это сложно устроенная функция, а также подтверждают тот факт, что в ее обеспечении участвует не одна область мозга. Таким образом, можно назвать префронтальную кору критичной для развития метапознания, однако самосознание возникает только тогда, когда эта область формирует обширные тесные взаимосвязи с другими областями мозга.

Почему мозг не чувствует боли?

Отвечает Марк А. В. Эндрюс, профессор физиологии, колледж остеопатической медицины, Лейк-Эри:

Для восприятия любого стимула, включая болевой, необходима активация специальных клеток – сенсорных (чувствительных) нейронов. Во внутренних органах, в том числе в мозге, находится незначительное число таких нейронов. Более того, во внутренних органах располагается только 2–5 % от всего числа сенсорных клеток. Такое распределение чувствительных клеток позволяет нам тщательно исследовать мир вокруг нас (вероятно, это связано с тем, что угрозы организму находятся преимущественно во внешней среде), лимитируя при этом наше восприятие изменений, происходящих внутри организма.

Чувствительные нейроны, специализирующиеся на восприятии боли, называют ноцицепторами (от лат. nocere – причинять вред) или болевыми рецепторами. Наибольшая плотность болевых рецепторов расположена на тех частях нашего тела, которые непосредственно взаимодействуют с внешней средой, таких как кожа, кости, суставы и мышцы. Основная роль болевых рецепторов там – охранять и предупреждать нас о возможных повреждающих действиях, чтобы мы смогли в дальнейшем избежать более серьезных последствий.

В мозге болевые рецепторы расположены в сосудах и в мозговых оболочках (трех тонких пленках, покрывающих со всех сторон и защищающих спинной и головной мозг). Современные исследования указывают на то, что активация именно болевых рецепторов в мозговых оболочках может вызывать мигрени. Для других внутренних органов также характерно расположение болевых рецепторов в окружающих тканях, что обеспечивает их чувствительность к сжатию и растяжению. Любопытно, что активация только нескольких болевых рецепторов внутреннего органа приводит к ощущению боли в другом месте, на поверхности тела, т. е. возникает иррадиирующая боль. Данный феномен объясняет тот факт, что болевые ощущения, которые могут сопровождать инсульт, очень часто отмечают в мышцах и суставах плечевого пояса. При этом, конечно, повреждения происходят в мозге, но пострадавший не чувствует там боли.

Когда половина мозга лучше, чем целый мозг?

Отвечает Чарльз Чой:

Гемисферэктомия – операция по удалению одного полушария мозга. Это звучит безумно, и еще большим безумием кажется само выполнение такой процедуры. Однако только в прошлом веке были проведены сотни таких операций для лечения мозговых нарушений, которые не поддавались никаким другим способам воздействия. Самое невероятное, что эти операции не оказали значимого эффекта на свойства личности или память пациентов.

Впервые гемисферэктомия была выполнена в 1888 г. немецким физиологом Фридрихом Гольцем на собаке. А в 1923 г. в университете Джонса Хопкинса нейрохирург Уолтер Денди впервые провел такую операцию на пациенте с опухолью мозга. (После операции пациент прожил более трех лет и скончался от рака.) Гемисферэктомия относится к разряду самых радикальных операций на мозге. «Нельзя удалить больше половины. У вас возникнут проблемы, если удалить весь мозг», – шутит невропатолог Джон Фриман из университета Джонса Хопкинса.

В 1938 г. после проведения гемисферэктомии 16-летней пациентке, перенесшей инсульт, канадский нейрохирург Кеннет МакКензи отметил один эффект от операции. У девушки прекратились судорожные припадки. В настоящее время гемисферэктомию проводят пациентам, страдающим от десятков судорожных припадков в день, которые не купируются лекарственными препаратами и причина которых локализована в одном полушарии мозга. «Такое заболевание очень быстро прогрессирует и при отсутствии лечения приводит к повреждению всего мозга», – говорит нейрохирург Гари Матерн из университета Калифорнии в Лос-Анжелесе. Ему вторит Фриман: «Гемисферэктомию проводят в том случае, когда все другие альтернативные способы лечения значительно хуже».