Зрение. Свет, поступающий от видимых объектов, проходит сквозь хрусталик и создает перевернутое изображение, которое фокусируется на расположенной в глубине глаза сетчатке. Здесь светочувствительные клетки регистрируют свет, переводя информацию о нем на язык электрических импульсов, передающихся дальше по зрительному нерву. Зрительные нервы, идущие от глаз, сходятся в глубине головы, образуя перекрест — яркую анатомическую деталь.

Затем информация передается по зрительному тракту в латеральное коленчатое тело, часть таламуса. Оно перенаправляет эту информацию в зону V1, расположенную в затылочной части мозга. Зрительная кора разделена на целый ряд зон, каждая из которых обрабатывает свой аспект видимого: цвета, формы, размеры и так далее.

В зоне V1 окружающий мир отражается как в зеркале: каждая точка поля зрения соответствует определенной точке этой зоны. Когда мы смотрим на простой узор, например решетку, на поверхности нашего мозга возникает его отражение в виде узора нейронной активности.

Это отражение искажено, потому что нейроны, отвечающие за центральную часть поля зрения, занимают гораздо больше площади коры, чем нейроны, отвечающие за боковое зрение. В итоге “картинка” в зоне V1 немного напоминает фотографии, которые можно получить с помощью сверхширокоугольного объектива.

Вверху. Информация о видимых объектах передается от глаз в лимбическую систему, но напрямую не воспринимается сознанием.

Внизу. Каждый элемент зрительной информации обрабатывается собственной специализированной зоной зрительной коры.

Расположенная в середине сетчатки центральная ямка гораздо плотнее населена светочувствительными клетками и различает гораздо больше деталей, чем другие участки сетчатки. Поэтому мы и двигаем постоянно глазами, совершая ими резкие скачки, сдкклды, позволяющие нам сканировать поле зрения, рассматривая его во всех подробностях. Саккады запускаются системой концентрации внимания и обычно не управляются сознанием. Мы видим мир не глазами, а зрительной корой. Более того, хотя нелишне иметь пару глаз, подсоединенных к соответствующим частям мозга, для работы системы зрения это не абсолютно необходимо. Слепые люди, обладающие неповрежденной зрительной корой, могут видеть окружающий мир с помощью специальных приспособлений, посылающих информацию в зрительную кору другими путями, например через уши или по нервам, входящим в систему осязания.

Например, на одной группе слепых было испытано устройство, превращавшее видеоизображения с низким разрешением в осязаемые вибрации, которые можно было считывать подобно тому, как читают шрифт Брайля. Видеокамера, установленная на голове в районе глаз, передавала сигналы закрепленному на спине устройству, которое создавало на их основе узоры из вибраций, ощущаемых как легкие покалывания и непрерывно снабжавших человека информацией о видимом мире. Вскоре пациенты стали вести себя так, будто к ним действительно вернулось зрение. Они стали воспринимать покалывания неосознанно, и их “точка зрения” переместилась на камеру. У одной из камер был объектив с “зумом”, и когда экспериментатор, не предупредив испытуемого, включил “зум” и изображение, проецируемое тому на спину, внезапно увеличилось, как будто мир вдруг навалился на несчастного, пациент пригнулся и поднял руки, защищая голову.

И все же, судя по всему, возможности этого способа подачи зрительной информации ограничены.

После того как испытуемые (мужчины) неплохо научились “видеть” с помощью таких устройств, им показали проекцию эротической картинки. Оказалось, что они могут точно описать ее, но она их не возбуждает.

Еще один способ давать своего рода зрение слепым состоит в том, чтобы преобразовывать информацию о свете в звуковые “картины”, которые человек учится понимать, сопоставляя их с осязаемыми формами. Например, вертикальную стену можно изображать одним низким звуком, который человек учится ассоциировать со стеной, ощупывая рельефную поверхность. Люди, хорошо освоившие такой звуковой код, описывают окружающий мир точно так же, как люди, обладающие нормальным зрением. Нейровизуализация показывает, что это достигается не за счет слухового отдела коры, а за счет зрительной системы мозга. Более того, если “отключить” зрительную кору у таких людей во время получения ими звуковой информации об окружающем, “зрение” пропадает, хотя они по-прежнему слышат все звуки⁹.

Слух. Два нейронных пути, передающих информацию о звуках от каждого уха, разделяются на выходе из уха на две неравных ветви. Более широкая ветвь направляется в полушарие мозга, расположенное с противоположной стороны головы, так что сигналы от каждого уха попадают в оба полушария, но сигналы от левого уха большей частью поступают в правое полушарие, а сигналы от правого — в левое.

Нейронные пути, передающие информацию о звуках в разные части мозга.

Правое и левое полушария играют несколько разные роли в обработке информации о звуках, а это значит, что звуки, улавливаемые разными ушами, воспринимаются (и, следовательно, ощущаются) немного по-разному. Например, человек, глухой на левое ухо, будет воспринимать звуковые сигналы преимущественно слуховой корой левого полушария (противоположного той стороне головы, где находится его нормальное ухо). Это полушарие отвечает в основном за распознавание и называние звуков, а не за их музыкальные качества, поэтому восприятие ритмов и мелодий у такого человека будет притуплено. И напротив, человек, оглохший на правое ухо, может обнаружить, что ему сложнее рдзбирать слова, чем воспринимать музыку, независимо от громкости звуков.

Обоняние. Информация о запахах, судя по всему, обрабатывается отдельно от информации о вкусах. В отличие от другой сенсорной информации, сигналы от обонятельных рецепторов передаются прямо в лимбическую систему. Этот быстрый путь в эмоциональный центр мозга дает запахам возможность вызывать у нас эмоционально насыщенные воспоминания. В одном эксперименте студенты учили новые слова, ощущая необычный запах, а затем пытались их вспоминать, вновь ощущая этот запах. Их результаты оказались на 20 % лучше, чем у студентов из контрольной группы, просто заучивавших слова.

Обоняние — самое примитивное из наших чувств. Информация о запахах, ощущаемых в одной из ноздрей, обрабатывается полушарием, расположенным на той же стороне головы. Перекрестных проводящих путей, как в системах зрения и слуха, в системе обоняния нет.

Приятность запаха во многом зависит от воспоминаний, с которым он у нас ассоциируется. Исследования показывают, что приятные запахи вызывают возбуждение преимущественно обонятельных зон лобных долей, особенно лобной доли правого полушария. Неприятные вызывают активацию миндалины и коры височной доли (островка).

Вкус. Повреждения лобной доли правого полушария могут делать из просто голодных людей фанатичных искателей вкусной пищи. Синдром гурмана был описан швейцарскими исследователями, заподозрившими, что существует такое расстройство, когда двое из их пациентов после получения травм мозга буквально помешались на еде. Впоследствии исследователи просканировали мозг тридцати шести гурманов и обнаружили у тридцати четырех повреждения лобной доли правого полушария. Механизм, вызывающий это нарушение, еще предстоит выяснить. Возможно, определенную роль здесь играет уровень серотонина в лобной доле.

Осязание. Информация об осязательных стимулах поступает в мозг по нервам нескольких типов. Болевые сигналы передаются по нервам быстрым, сигнализирующим о резкой боли, и медленным, сигнализирующим о ноющей или жгучей боли. Стимуляция болевых рецепторов одного типа блокирует работу рецепторов другого типа, перекрывая “ворота” в спинном мозге. Вот почему метод “потереть и все пройдет” действительно хорош против ушибов.

Передняя поясная кора (область мозга, связанная преимущественно с эмоциями и вниманием) необходима для осознанного восприятия боли. Самые эффективные болеутоляющие — препараты опиатов (в том числе морфина и кодеина) — связываются с рецепторами нейронов головного мозга, обычно связывающими энкефалины — собственные болеутоляющие вещества организма, выделяемые в ответ на острые болевые раздражители. Кроме того, опиаты подавляют активность передней поясной коры.

Насколько передняя поясная кора важна для восприятия боли, видно из результатов сканирования мозга, показывающих, что у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, симптомы стенокардии (болей в груди, связанных с недостатком кислорода в сердце) наблюдаются лишь одновременно с активностью передней поясной коры. Судя по всему, у некоторых людей возникновение нехватки кислорода в сердце незамедлительно сопровождается активацией передней поясной коры. Ее активация вызывает у человека осознанную боль, заставляющую его прекратить любую деятельность, которая может перегружать сердце. У других нехватка кислорода в сердце может достигать довольно большой степени, не вызывая активации передней поясной коры. У этих людей опасные заболевания сердца могут развиваться без стенокардии, из-за чего у них случаются сердечные приступы, которые, казалось бы, ничто не предвещало.

Почти вся кора больших полушарий задействована в обработке сенсорной информации: только кора лобных долей выполняет функции, не связанные с работой органов чувств. Каждым чувством занимаются свои части мозга. Схема их расположения и устройства более или менее одинакова у всех, но усиленное использование какого-то одного чувства может приводить к расширению соответствующей зоны коры, точно так же, как упражнение мышц может приводить к их росту.

Вся передаваемая в мозг сенсорная информация (кроме обонятельной) вначале поступает в таламус. Этот отдел лимбической системы играет роль ретрансляционной станции, перенаправляя получаемые им данные на обработку в соответствующие области коры больших полушарий.

“Шестое чувство”. Проприоцепция — это ощущение собственного тела, говорящее нам о том, в каком положении находятся наши конечности, в какой позе мы пребываем и как сохраняем равновесие. В проприоцепции задействованы несколько типов сенсорной информации: от кожи, мышц и сухожилий поступают сигналы о прикосновении и давлении, из головного мозга — о зрительных и двигательных ощущениях, а от внутреннего уха — о равновесии. Вместе они составляют то, что можно назвать шестым чувством. В проприоцепции задействовано так много участков мозга, что люди редко утрачивают это чувство полностью. Но иногда люди получают травмы мозга, которые нарушают проприоцепцию так сильно, что человек полностью теряет ощущение владения собственным телом. Некоторые формы медитации могут приводить к прекращению поступления проприоцептивных сигналов в сознательные части мозга, что создает у человека впечатление парения или левитации. Ощущение отделения от своего тела, при котором человек чувствует себя парящим в воздухе отдельно от него, может возникать и в результате нарушений в той части мозга, которая в норме создает у нас на основе проприоцепции постоянное ощущение пребывания “здесь и сейчас”.