В коре головного мозга людей, которые активно пользуются ступнями для рисования и выполнения разных бытовых задач, обнаружили участки, которые отвечают за каждый отдельный палец на ноге. Для этого британские ученые провели эксперимент с участием двух художников, которые родились без рук. Выяснилось, что у художников карта активности (как моторной, так и сенсорной) пальцев ног не только отличается от контрольной группы, но и напоминает ту же карту для пальцев рук. Статья опубликована в журнале Cell Reports.
Из всех частей тела человека лучше всего развиты руки. Проследить это можно по соматосенсорной и моторной коре головного мозга: за использование каждого отдельного пальца (как с точки зрения моторных функций, так и с точки зрения всех сенсорных модальностей — осязание, проприоцепции, ноцицепции и других) отвечают свои участки. Разумеется, как анатомически, так и функционально эти участки индивидуальны: у левшей, к примеру, будут больше развиты моторные и соматосенсорные зоны в правом полушарии (так как оно отвечает за левую руку), а не в левом, а также это будет зависеть от того, насколько активно руками пользуются.
Из-за того, что отдельные пальцы на ногах используются человеком не так активно, отдельные участки в моторной и соматосенсорной коре, которые бы отвечали за их активность, выделить достаточно сложно. Ученые под руководством Даана Весселинка (Daan Wesselink) из Университетского колледжа в Лондоне решили проверить, как пальцы ног в моторной и соматосенсорной коре головного мозга будут представлены у людей, которые активно используют их в повседневной жизни.
Для этого они провели исследование с участием двух людей, рожденных без рук: оба они — художники, которые для рисования используют ступни, держа кисточку пальцами ноги. Исследователи опросили участников и выяснили, что пальцы ног (у участников также наблюдалось и предпочтение к использованию одной, правой или левой, ноги) они используют не только для рисования, но также и для ежедневной бытовой деятельности.
Чтобы оценить представление пальцев ног в коре участников, исследователи провели фМРТ-эксперимент, во время которого к пальцам ног участников и людей из контрольной группы прикасались, чтобы отследить активность соматосенсорной коры. С помощью повоксельного анализа полученной активности ученые построили отдельные соматотопические карты.
Выяснилось, что активность тех участков коры, которые отвечают за ощущение пальцев ног, у людей, которые активно ими пользуются, напоминает такую же активность для рук у контрольных участников: каждому отдельному пальцу посвящен свой небольшой участок. Что касается контрольной группы, то их репрезентация пальцев ног была неструктурирована: выделить отдельные участки мозга, которые бы отвечали за каждый палец, у контрольной группы было невозможно.
Расположение пальцев ног нв соматосенсорной коре контрольной группы
Расположение пальцев ног нв соматосенсорной коре двух художников, которые пользуются пальцами ног
Интересно, что соматосенсорная активность отдельных пальцев ног у художников частично занимала область мозга, которая отвечает за движения их отсутствующей руки. В той же области ученые обнаружили активность, индивидуальную для каждого отдельного пальца при его движении.
Мозг, как известно, обладает очень большой пластичностью, и во многом это касается моторных и сенсорных функций. То, что у участников эксперимента, которые активно пользуются пальцами ног для выполнения ежедневных действий и творчества, репрезентация пальцев ног напоминает то, как устроена репрезентация пальцев рук у обычных людей, поэтому, неудивительно. При этом интересно то, что, судя по всему, моторная и соматосенсорная кора человека имеет врожденную способность к выстраиванию определенных (и что важно — индивидуальных) карт репрезентации: из-за отсутствия рук пропала необходимость использования посвященных им участков, из-за чего они взяли на себя функции других частей тела.
Функциональное картирование головного мозга — очень важная задача для понимания его работы. В марте этого года ученые с помощью фМРТ-эксперимента смогли латерализовать (отнести либо к правому, либо к левому полушарию) 600 когнитивных процессов в коре мозга.
Елизавета Ивтушок
