В дополнение к сведениям, полученным в операционной, исследователи мозга, так же как и другие ученые-медики, извлекли огромную пользу из того, что процессы эволюционного развития различных видов обусловили большое сходство в структуре и функции соответственных органов у родственных животных. Головной мозг шимпанзе не только состоит из тех же частей, что и мозг человека, но и сами эти части сходны по форме, а имеющиеся ныне обширные данные указывают на то, что они функционируют почти в точности так же, как соответственные части человеческого мозга. Мозг собаки не так уж сильно отличается от мозга приматов, а мозг кошки не столь отличен от мозга собаки. Верно даже то, что о работе человеческого мозга можно многое узнать, изучая функцию мозга крысы или белки, хоть это и не слишком лестно для нашего самолюбия.
По этим причинам значительная часть исследовании направленных на познание человеческого мозга, проводится на животных. Разумеется, все получаемые таким путем выводы должны в конце концов проверяться на человеке: в каждом случае необходимо убедиться, что экстраполяция с мозга животного на мозг человека правомерна. Обычно удобный случай для этого рано или поздно представляется при мозговых операциях, и каждый раз ученые убеждаются в правомерности такой экстраполяции.
Интересно, что для экспериментального изучения головного мозга чаще всего используют кошек. Положение их на эволюционной лестнице достаточно высоко, чтобы получаемые выводы были в общем применимы и к человеческому мозгу; они обходятся дешевле, их легче раздобывать и содержать, чем шимпанзе, которые, конечно, наиболее близки к человеку по строению и физиологии головного мозга. Кошки обладают еще одной интересной особенностью: взрослые животные, даже различной породы, удивительно однотипны по размерам и форме черепа и мозга. Таким образом, исследователь, работающий на кошках, может точно вводить электроды в различные интересующие его отделы мозга, пользуясь стандартным набором трехмерных анатомических карт. При работе с большинством других животных, например с собаками, это совершенно невозможно.
Вернемся теперь к вопросу о расположении «конечных станций» периферических нервов в головном мозгу и рассмотрим следующий воображаемый эксперимент. Поскольку эксперимент этого типа не связан с болевыми или осязательными ощущениями, мы можем, если пожелаем, представить себе, что нашим объектом служит человек. Опыт состоит в том, что мы вводим в определенный участок мозга электрод, производим электрическое раздражение и наблюдаем действие его на субъекта. Так как «язык» центральной нервной системы состоит из импульсов потенциала действия (типа «включение — выключение»), применяемый хирургом раздражающий сигнал обычно представляет собой «залп» из коротких импульсов тока. Для нанесения раздражения используют разные частоты импульсов, хотя предпочтение, по-видимому, отдается частоте 60 импульсов в секунду — несомненно, потому, что ее легко получить и, кроме того, она находится в общем диапазоне частот, естественно встречающихся в нервной системе. Амплитуда каждого импульса составляет несколько десятых вольта, а длительность — несколько миллисекунд.
Поскольку, как мы уже видели, головной мозг состоит из ряда функционально самостоятельных органов, мы не можем знать заранее, в какой именно части мозга могли бы оказаться «конечные станции» периферических нервов. Однако совершенно ясно, с таким отделом мозга проще всего работать — конечно, с корой больших полушарий. Этот наружный покров легко доступен для электродов хирурга, и его можно исследовать без риска вызвать обширное повреждение мозговых тканей, которое могло бы произойти при слишком глубоком погружении электрода в нижележащие структуры (хотя, как мы увидим позже, головной мозг, по-видимому, обладает поразительной способностью переносить такого рода повреждения без заметных функциональных последствий). Поэтому первые эксперименты с электродами производились на коре больших полушарий, которая и до сих пор остается излюбленным объектом исследований такого рода. Эти исследования сразу же пролили свет на интересующую нас проблему. Если ввести электрод в определенный участок коры и пропустить ток, сокращается мышца ноги; при раздражении другого участка происходит движение пальца; в третьем случае сокращаются мышцы рта и т. д. Эти участки, видимо, и являются отправными пунктами электрических сигналов, посылаемых мозгом для приведения соответствующих мышц в действие. Природа расположила эти пункты в коре в определенном порядке. Участок коры, управляющий мизинцем правой руки, примыкает к участку, управляющему соседним — четвертым — пальцем той же руки; дальше располагается пункт управления третьим пальцем и т. д. Соответствующие участки для запястья, предплечья и плеча следуют друг за другом. Таким образом, на основе этих связей можно спроецировать на поверхность коры все тело. Полученная картина, так называемый гомункулюс («маленький человечек»), показана на рис. 7. Причудливо деформированные части тела изображены здесь вдоль края вертикального поперечного разреза мозга, проведенного через область, называемую прецентральной извилиной, которая лежит чуть впереди средней части черепа. Эта полоска серого вещества около 2 сантиметров шириной спускается вниз, выходя из глубокой продольной борозды, разделяющей мозг на два полушария (рис. 8). Именно в этой узкой полоске коры лежат отправные пункты двигательных команд, которые мозг отдает мышцам. Поскольку правая половина мозга управляет движениями левой половины тела и наоборот, на самом деле имеются не одна, а две такие проекции; вторая проекция — зеркальное отображение показанной на рис. 7 — относится к управлению мышцами другой половины тела.