Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Может ли кора мозга менять свои функции?

У слепых людей с самого раннего возраста зрительная кора начинает реагировать на звуки речи.

Мозг человека, вид сбоку. (Фото EUSKALANATO / Flickr.com.)
Функциональные зоны коры человеческого мозга: первичная слуховая кора в височной доле окрашена тёмно-зелёным, первичная зрительная в затылочной доле – розовым, первичная моторная – оранжевым, соматосенсорная – светло-розовым (Фото JACOPIN / BSIP / Corbis.

 Мы знаем, что кора мозга разделена на участки, выполняющие те или иные специфические функции. Например, для анализа слуховой информации существует одна область, называемая слуховой корой, для вычленения и анализа именно звуков языка – другая, для осязательных ощущений есть соматосенсорная кора, а для переработки визуальных сигналов – зрительная. Насколько жёсткой оказывается такая специализация?

Известно, что существует масса разновидностей мозговых нейронов, которых можно отличить как по внешнему клеточному строению и молекулярным характеристикам, так и по особенностям работы. Можно было бы предположить, что предназначение нервной клетки определено с момента её рождения, и что конкретный нейрон строго настроен на одну функцию и ничего другого делать не может. Соответственно, из множества таких специализированных нейронов складывается специализированная область коры. 


  Однако есть данные, которые говорят о том, что кора может выполнять не свойственные ей функции. Например, в 1996 году эксперименты со слепыми показали, что их зрительные области включаются при чтении шрифта Брайля, где, казалось бы, должны работать только осязательные анализаторы. А в 2011 году Марина Бидни (Marina Bedny) и её коллеги из Массачусетского технологического института обнаружили, что у невидящих людей первичная зрительная кора, которая по идее не должна реагировать ни на что, кроме визуальных стимулов, отвечает ещё и на слышимую речь. Тогда же предположили, что реакция на речь возникла через освоение шрифта Брайля: «ощупанное» слово превращалось в звучащее, и зрительный анализатор участвовал и там, и там. 

Однако дальнейшие эксперименты показали несколько иные результаты. Оказалось, что у невидящих 4-летних детей, которые ещё не учили азбуку Брайля, зрительная кора уже реагировала на речевые сигналы. В исследованиях участвовали несколько детей и подростков от 4 до 17 лет, и у всех у них зрительный корковый анализатор активировался в ответ на устную речь примерно в равной степени. В статье в The Journal of Neuroscience авторы делают вывод, что зрительная кора приспосабливается к новой функции в очень раннем возрасте, когда пластичность мозга ещё позволяет это сделать, причём происходит это только у людей, слепых от рождения. 

Здесь возникает вопрос, какие ещё чужие сигналы может принимать зрительная кора. Некоторые нейробиологи полагают, что первичный зрительный анализатор в мозге обладает изначальной мультисенсорностью, что подтверждается обнаруженными связями между ним и слуховой корой; и что множественная функциональность существует и взрослых здоровых людей тоже. Однако, даже учитывая известную пластичность «взрослого» мозга, для настройки подобной многофункциональности, скорее всего, существуют особые «окна» в индивидуальном развитии – например, первые годы жизни, когда пластичность нейронных структур особенно высока.

С другой стороны, одно дело – принимать посторонние сигналы, и другое дело – что-то с ними делать. Анализирует ли зрительная кора услышанную речь, улучшает ли её активность понимание сказанного – или, наоборот, ухудшает? Что будет, если зрительный анализатор отключить от всего постороннего? Пока на такие вопросы не будут получены ответы, говорить о переключении функций у специализированных участков коры следует с осторожностью.

Добавим, что это не единственные данные, которые указывают на то, что мозг в зависимости от текущей задачи может перераспределять активность нейронных сетей, не слишком не считаясь с тем, для чего они предназначены. Так два года назад в журнале Nature Neuroscience появилась статья, в которой нейробиологи из Калифорнийского университета в Беркли описывали, как изменяется работа разных участков коры при выполнении сложной когнитивной задачи. Участник эксперимента смотрел видео, в котором нужно было отыскать конкретного человека или конкретный автомобиль; когда кто-то замечал нужный объект, он нажимал кнопку; одновременно за его мозгом следили с помощью фМРТ. Особенность работы состояла в том, чтобы наблюдать сразу за 50 тысячами участков мозга, которые по-разному реагировали на 935 объектов и действий в видеоклипах.

  В мозге есть зоны, предназначенные для распознавания разных объектов: растений, животных, людей, зданий и т. д. Но если появлялась задача найти человека, все будто бы забывали о своей профильной функции и начинали искать человека, присоединяясь к обычной «человекораспознавательной» нейронной сети. То же самое происходило, если на видео нужно было найти автомобиль. Причём эти изменения касались не только зрительных участков коры: на поиск объекта устремлялись и участки префронтальной коры, отвечающие за абстрактное мышление, долговременное планирование и другие высшие когнитивные функции. Иными словами, функционально кора мозга тут предстала не как жёстко расчерченная карта с чёткими границами между регионами, а как единое и динамическое семантическое поле, в котором одно и то же значение, один и тот же объект может восприниматься разными зонами. Однако здесь всё требуется ещё множество дополнительных экспериментов, чтобы понять, насколько глубоко и при каких условиях реализуется такое перераспределение функций. 

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Статьи по теме