Безрукие художники помогли разметить отдельные пальцы ног в коре головного мозга

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.

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