Как мы движемся
Мозг человека содержит порядка 86 млрд нейронов [26] и более ста триллионов синапсов, которые эти нейроны соединяют. Вместе они формируют сеть под названием коннектом, чем-то напоминающую интеллект-карту. Благодаря замысловатой структуре коннектома мозг и заслужил престижный титул наиболее сложно устроенного объекта, известного человеку.
Свой коннектом есть и у вас!
Каждая клетка или группа клеток в этой огромной сети соответствует определенному воспоминанию, ощущению, квале [27], части тела или движению. Они находятся в режиме ожидания, пока их не активизирует электрический сигнал, называемый потенциалом действия. В этот момент мы испытываем субъективное чувство, связанное непосредственно с запущенным нейроном. После этого потенциалы действия (или спайки) передаются близлежащим нейронам по синапсам подобно волнам, постепенно затихая.
Человеческий мозг содержит около 86 млрд нейронов.
Возьмем для примера подъем гантели на бицепс – одно из простейших упражнений, выполняемых в зале, – и посмотрим, как нейронная активность приводит к этому движению.
Принимая решение согнуть руку, вы запускаете в мозге рабочий процесс. Происходит это в задней теменной коре – тот же отдел связан с понятием свободной воли [28] (не пугайтесь, но психологи вообще-то сомневаются в ее существовании!).
Далее включаются базальные ганглии и большой мозг [29]. Ганглии участвуют в «выборе действия», помогая вам воплотить намерение в жизнь. Большой мозг считывает информацию, передаваемую органами чувств: где вы находитесь в пространстве и в каком положении. Затем эти данные поступают в премоторную кору, которая доводит движение до нужной точности. Другая задача премоторной коры – реакция на стимул, в частности, наша способность блокировать удары [30].
Благодаря этому процессу вам удается не вставать слишком близко к стене перед выполнением упражнения!
Тем временем мозжечок позволяет вам сохранять равновесие, считывая мышечную информацию (все та же проприоцепция). Он регулирует напряжение корпуса, чтобы мы могли стоять прямо. Это очень важно: для сгибания необходимо держаться ровно, не заваливаясь вперед.
Анализируя длину мышц и напряжение в бицепсе с помощью таких рецепторов, как мышечное веретено и сухожильный орган Гольджи, наше тело понимает, насколько тяжела гантель и сколько силы нужно приложить. От этой информации зависит интенсивность сигнала, передаваемого в бицепс. Без нее мы можем перестараться и остаться без зубов! Еще одна функция мозжечка – расчет времени, аспект физической формы, о котором часто забывают.
При более сложных движениях, особенно требующих участия двух рук, в работу вступает дополнительная моторная область. Данные о тысячах предыдущих повторений хранятся в процедурной памяти, раскиданной по ДМО и другим отделам мозга.
Однако главное действие осуществляет непосредственно моторная кора, буквальный пусковой двигатель. В этой части мозга сосредоточены моторные нейроны, соединенные с различными органами и частями тела подобно карте. Стимулируя те или иные нейроны, можно спровоцировать подергивание соответствующих мышц. И это научный факт, проверенный на пациентах во время операций на открытом мозге. Подав множество таких сигналов одновременно, можно даже превратить человека в марионетку.
Моторная кора размечена сходным образом с самим человеческим телом. Части тела, которые чаще всего используются совместно, «соседствуют» и в мозге, скажем, как пальцы и рука. При этом размер области мозга часто не соответствует размеру части тела и зависит от ее чувствительности и управляемости.
В подъеме на бицепс участвует множество частей тела – помимо самого бицепса, это предплечье и пальцы, а также ноги и корпус для сохранения ровного положения. Во время упражнения отвечающие за них нейроны «подсвечиваются» при активации спайком.
Эти сигналы идут по аксонам (отросткам) нейронов к позвоночнику, откуда нервный импульс передается в мышцы. Чтобы задействовать клетки мышечной ткани, сигнал проходит через нервно-мышечный синапс. В нашем случае, достигнув бицепса, он дает старт сгибанию.
Конечно, все это происходит за доли секунды, и мы даже не задумываемся о сложности процесса. Наше тело удивительно!
27
Квалиа – термин, которым философы и физиологи описывают эфемерные чувственные явления, ощущаемые человеком, – как, например, цвет. Форма единственного числа слова «квалиа» – квале.
28
Michel Desmurget et al. (2009), Movement Intention After Parietal Cortex Stimulation in Humans.
30
Weinrich M. (1984), A neurophysiological study of the premotor cortex in the rhesus monkey.