Три небольших региона неожиданно подключаются к сети, известной планированием и восприятием боли.
Классический взгляд на то, как человеческий мозг контролирует произвольные движения, может не рассказать всего.
Карта первичной моторной коры (моторного гомункула) показывает, как эта область мозга разделена на секции, назначенные каждой части тела, которыми можно управлять произвольно. Пространство, которое каждая часть занимает в коре, также пропорционально степени контроля над этой частью. Например, каждый палец занимает больше места, чем целое бедро.
Новая карта показывает, что в дополнение к областям, посвященным определенным частям тела, существуют три новых области, которые контролируют интегративные действия всего тела. Представления о том, где на этой карте находятся определенные части тела, не совсем верны и организованы иначе, чем считалось ранее, сообщили исследователи в журнале Nature 19 апреля.
На это намекнули исследования проведенные на обезьянах. «Есть целая группа людей, которые уже 50 лет знают, что гомункул не совсем правильная теория», — говорит Эван Гордон, нейробиолог из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Но с тех пор как в 1930-х годах нейрохирург Уайлдер Пенфилд начал работу по картированию мозга, гомункулы безраздельно властвовали в нейробиологии.
Гордон и его коллеги изучают синхронизированную активность и связь между различными областями мозга. Они заметили, что некоторые точки в первичной моторной коре были связаны с неожиданными областями, участвующими в контроле действий и восприятии боли. Поскольку это не соответствовало карте гомункула, они списали это на несовершенство данных. «Но мы продолжали это видеть, и это продолжало нас беспокоить», — говорит Гордон.
Поэтому команда собрала данные функциональной МРТ у добровольцев, когда они выполняли различные задачи.
Два участника выполняли простые движения, например, двигали только бровями или пальцами ног, а также сложные задачи, такие как одновременное вращение запястья и перемещение стопы из стороны в сторону.
Данные фМРТ показали, какие части мозга активировались одновременно с выполнением каждой задачи, что позволило исследователям проследить, какие области были функционально связаны друг с другом. Еще семь участников были зарегистрированы, когда они не выполняли никаких конкретных задач, чтобы посмотреть, как области мозга взаимодействуют во время отдыха.
По словам Гордона, тестирование всего нескольких участников в течение многих часов дает уникальное представление о нейронных связях. «Когда мы собираем так много данных о людях, мы постоянно начинаем видеть вещи, которые люди никогда раньше не замечали».
Команда обнаружила, что, хотя связи частей мозга и тела смутно следуют схеме, обнаруженной Пенфилдом, первичная моторная кора организована в три отдельных отдела. Каждый представляет разные области тела: нижнюю часть тела, туловище и руки и голову.
В каждом из этих разделов самая внешняя часть тела этого региона отображается в центре этого раздела. Например, область первичной моторной коры, относящаяся к нижней части тела, имеет пальцы ног посередине, а другие части ног расходятся от нее в каждом из направлений. В результате вся секция организована так: бедро, колено, лодыжка, пальцы ног, лодыжка, колено, бедро.
Команда также неожиданно обнаружила три загадочных пятна, не связанных с определенной частью тела. Названные интерэффекторными областями, они соединяются с внешней сетью, участвующей в контроле действий и ощущении боли. Эти области чередуются с разделами, посвященными определенным частям тела. Команда подозревает, что интерэффекторные области могут интегрировать цели действий и движения тела с участием нескольких частей тела, в то время как промежутки между ними используются для точных движений отдельных частей тела.
Используя предыдущие данные трех крупных исследований фМРТ, которые включают данные примерно 50 000 человек, команда подтвердила, что эта организация была свойственна для широкого круга людей. Подобные закономерности также появились в существующих наборах данных по макакам, детям и клиническим популяциям.
