Нехитрый эксперимент с забавной иллюзией дает толчок к изучению фундаментальных принципов работы нашего мозга.
Иллюзия гриля: Нейроны и сосиски
Поверхность устройства для создания температурной «иллюзии гриля» в инфракрасных лучах: чередующиеся горячие и холодные области создают сильные и необычные ощущения, вплоть до боли

Взяв пачку сосисок, нейрофизиолог Фредрик Линдштедт (Fredrik Lindstedt) однажды поставил домашний эксперимент. Первую половину сосисок ученый разогрел в микроволновке, а вторую засунул в холодильник. Выложив их поочередно — горячая, холодная, горячая, холодная и т. д. — он положил сверху ладонь. И действительно: в полном соответствии с известной температурной «иллюзией гриля» (Thermal Grill Illusion), Линдштедт испытал резкое и неприятное ощущение боли.

Но вместо того, чтобы ограничиться тем, что рассказывать историю коллегам, как забавный анекдот из жизни, ученый заинтересовался глубинной природой этих иллюзорных переживаний. Сам факт существования этой иллюзии известен уже более столетия, однако до сих пор механизмы ее возникновения остаются невыясненными — и неясно, отчего она может вызвать даже боль.

Суть «иллюзии гриля» состоит в том, что не слишком сильно разогретые детали, чередующиеся с не слишком сильно охлажденными, создают сильную боль, если мы осязаем их. По словам Линдштедта, ощущение чем-то напоминает то, которое возникает, когда мы окунаем разогретую руку в снег — хотя точно передать его сложно: «Это очень странная стимуляция», — говорит ученый.

С группой своих коллег Линдштедт подвергал воздействию этой иллюзии людей, находившихся в томографе — что, само по себе, оказалось далеко не ординарной задачей. Ведь для работы томограф создает мощное магнитное поле, и требует полностью исключить присутствие в нем каких-либо посторонних металлических предметов. Сосиски тоже не устраивали ученых, поскольку для достаточной точности необходимо было строго контролировать температуру «грилеобразной» структуры в ходе эксперимента.

Поэтому ученые сконструировали нехитрое нагревательное устройство — пластиковый контейнер, покрытый равными полосками серебра (этот металл не обладает магнитными свойствами). Прибор прикладывался к ноге испытуемого, находившегося в сканнере, а для подогрева и охлаждения серебряных полосок использовались подведенные к ним трубки, наполненные водой нужной температуры.

В соответствии с планами экспериментаторов, каждые 20 секунд опыта все серебряные пластинки нагревались до 41 °C, либо остужались до 18 °C, либо через одну остужались и нагревались. Как и ожидалось, все из 20-ти участвовавших в опытах добровольцев отмечали «состояние гриля», как болезненное, в отличие от чисто холодного или нагретого. Но самым интересным, конечно, был анализ их мозговой активности, данные о которой и были получены в томографе.

фМРТ показала, что в момент ощущения «иллюзии гриля» наблюдается необычно высокая активность в таламусе — области мозга, которая ответственна за распределение информации, поступающей от органов чувств (всех, кроме самого древнего, — обоняния), по нейронам коры головного мозга. Возбуждалась и так называемая «матрица боли» (Pain Matrix), набор групп нейронов, расположенных в разных частях мозга и связанных с болевыми переживаниями.

Интересно, что сходная активность таламуса наблюдается при «холодовой аллодинии», редком нейрологическом расстройстве, при котором даже нормальный уровень холода воспринимается как запредельный, болезненный. Именно поиск средств борьбы с подобными расстройствами является основной темой исследований Линдштедта, и теперь он намерен повторить эксперименты на людях, страдающих ими. Как их таламус будет реагировать на иллюзию? Возможно, ответ на этот вопрос позволит найти решение и более фундаментальной проблемы — как и в каких случаях сигналы рецепторов температуры превращаются в боль?

И — да — если у вас будет желание повторить эксперимент с сосисками, обязательно расскажите нам, как все сработало.

По публикации ScienceNOW