Журнал Кванта

28 августа 2023 г.

Джеймс О'Брайен для журнала Quanta

Колумнист

28 августа 2023 г.

Однажды, продевая иголку, чтобы пришить пуговицу, я заметила, что у меня высунут язык. То же самое произошло позже, когда я аккуратно вырезал фотографию. А в другой день, когда я неуверенно взобрался на лестницу и красил оконную раму своего дома, это снова произошло!

Что тут происходит? Я не намеренно высовываю язык, когда делаю эти вещи, так почему же он продолжает появляться? В конце концов, эта универсальная язычная мышца не имеет никакого отношения к управлению моими руками. Верно?

Однако, как я узнал, наши движения языка и рук тесно взаимосвязаны на бессознательном уровне. Глубокие эволюционные корни этого своеобразного взаимодействия даже помогают объяснить, как наш мозг может функционировать без сознательных усилий.

Распространенное объяснение того, почему мы высовываем язык, когда выполняем точные движения руками, — это так называемое моторное перенапряжение. Теоретически, чтобы вдеть иголку (или выполнить другие сложные моторные навыки), может потребоваться так много когнитивных усилий, что цепи нашего мозга перегружаются и вторгаются в соседние цепи, активируя их ненадлежащим образом. Это, безусловно, правда, что перегрузка моторики может произойти после нейронной травмы или в раннем детстве, когда мы учимся контролировать свое тело. Но я слишком уважаю наш мозг, чтобы поверить в объяснение «ограниченной пропускной способности мозга». Как же тогда на самом деле происходит этот своеобразный перекрестный разговор?

Прослеживая нервную анатомию управления языком и рукой, чтобы точно определить, где может произойти короткое замыкание, мы, прежде всего, обнаруживаем, что оба эти элемента контролируются совершенно разными нервами. В этом есть смысл: человек, получивший травму спинного мозга, в результате которой парализуются руки, не теряет способности говорить. Это потому, что языком управляет черепной нерв, а руками — спинномозговые нервы.

Это принципиально разные виды нервов. Черепные нервы проникают в череп через небольшие отверстия, соединяясь непосредственно с мозгом. Каждый из них выполняет определенную сенсорную или двигательную функцию; например, первый черепной нерв отвечает за обоняние. Язык контролируется 12-м черепно-мозговым нервом, называемым подъязычным нервом. Напротив, мышцы, контролирующие движения рук, как и большинство других мышц нашего тела, получают инструкции от нервов, идущих от спинного мозга и прокладывающих путь между позвонками. Сенсорные сигналы совершают обратный путь. Очевидно, что любое короткое замыкание между языком и схемой управления руками должно возникать выше этих двух нервов, где-то внутри самого мозга.

Глядя далее на нейронные связи моторной коры головного мозга, мы видим, что области, контролирующие язык, не соседствуют с областью, контролирующей пальцы. Следовательно, связь между языком и руками должна находиться где-то в другом месте мозга, скорее всего, в области, где сложные нейронные цепи выполняют весьма сложные функции. В конце концов, одна из самых сложных функций, которые может выполнять человек, — это речь. Кажется, она уникальна для людей. Следующее самое сложное, что мы можем сделать, — это освоить использование инструментов. Примечательно, что в каждой из ситуаций, когда у меня высовывался язык, я использовал какой-либо инструмент: иглу, ножницы или кисть.

Эта связь подтверждается исследованиями, показывающими, что движения рук и рта тесно скоординированы. Фактически, такое взаимодействие часто повышает производительность. Мастера боевых искусств выкрикивают короткие взрывные высказывания, называемые в каратэ киай, во время выполнения колющих движений; теннисисты часто кричат, когда бьют по мячу. Исследования показывают, что сочетание движений рук с конкретными движениями рта, часто с вокализацией, сокращает время реакции, необходимое для того и другого. Эта нейронная связь настолько врождена, что мы обычно не обращаем на нее внимания, но мы делаем это постоянно, не осознавая этого, потому что задействованная нейронная схема находится в области мозга, которая работает автоматически — она буквально лежит под областями мозга, обеспечивающими сознательное осознание.