Атлетичный мозг. Как нейробиология совершает революцию в спорте и помогает вам добиться высоких результатов - Амит Кетвала

Угарный газ не имеет ни цвета, ни запаха и опасен для человека. Он связывает кислород крови, нарушая снабжение мозга, в результате нейроны, лишенные кислорода, погибают. В начале 1990-х гг. женщина в возрасте 35 лет, известная только по инициалам Д. Ф., пережила отравление угарным газом, вследствие чего у нее в затылочной доле обоих полушарий головного мозга образовались два одинаковых пораженных участка. История болезни Д. Ф. получила известность среди нейробиологов, поскольку дала возможность ученым выяснить, что процесс обработки визуальной информации у человека тоже разделен на несколько потоков для повышения эффективности, как и у роботов-футболистов.

На первом этапе обработки визуальной информации клетки сетчатки преобразуют свет в нервные импульсы. Формирование визуальной картины окружающего мира происходит в мозгу постепенно. Процесс начинается с нейронов, сосредоточенных в затылочной доле; они отвечают за базовые зрительные образы. По мере достраивания картинки к ним добавляются более сложные признаки.

К примеру, отдельные группы нейронов зрительной коры возбуждаются, когда мы читаем определенные слова. Эти нейроны принимают импульсы от других нейронов, реагирующих на отдельные буквы. В свою очередь нейрон, реагирующий на появление буквы «Н», испускает импульс, получив сигнал от групп нейронов — детекторов признаков, таких как линии и границы. На нижнем уровне визуального анализа находятся нейроны, которые возбуждаются в ответ на простое наличие участков света и тени. При взгляде на черную линию на белом фоне — например, горизонтальную черточку у буквы «Н» — среагирует цепочка таких нейронов нижнего уровня, однако импульсы, исходящие от них, запустят волну последующих импульсов на пути от попадания света на сетчатку до формирования отвлеченных понятий и мыслей.

Обработка зрительной информации на всех уровнях осуществляется по топографическому принципу, когда смежные области пространства, находящегося в поле зрения, активизируют смежные области зрительной коры. Мозг в этом плане можно уподобить интерактивной карте местности. Начиная с элементарных форм и далее вплоть до сложных стимулов, таких как лица и различные предметы, мозг шаг за шагом выстраивает картину окружающего пространства.

Обследование мозга пациентки Д. Ф. выявило, что обработка зрительной информации на высших уровнях идет по двум направлениям: одно отвечает за восприятие, другое — за действия. Эти направления или потоки представлены кластерами специализированных и тесно связанных друг с другом участков мозга. В них поступает информация от первичных детекторов признаков.

Вентральный (нижний) поток ответствен за распознавание предметов, их формы и цвета. Он прочно связан с областью мозга, отвечающей за память. Где-то ближе к началу вентрального потока находятся так называемые «бабушкины клетки», которые возбуждаются только при виде знакомого лица.

Дорсальный (верхний) поток — это домен действий, он специализируется на информации о положении объектов в пространстве и их движении. Его нейроны реагируют на движение по прямой и по окружности. Другие нейроны этого потока возбуждаются различным образом в ответ на то или иное положение глаз, что помогает мозгу понять, как меняется местоположение тела относительно каких-либо предметов.

Нейроны дорсального направления также регистрируют оптический поток, то есть процесс изменения образа предмета по мере его движения. Допустим, если мы видим, что определенный предмет непрерывно увеличивается в размерах, мы понимаем, что он, вероятно, движется прямо на нас, и, скорее всего, в этом случае лучше будет уклониться от него. Разумеется, если мы в данный момент не играем в крикет, потому что тогда мы должны будем либо поймать этот предмет, либо отбить.

Отравление угарным газом привело к необратимому нарушению в функционировании вентрального потока обоих полушарий у пациентки Д. Ф., в результате чего она потеряла способность узнавать предметы. В то же время она могла совершать действия с этими предметами, что было подтверждено в ходе эксперимента с «отправкой письма».

Пациентка легко справилась с просовыванием кусочка картона в косую прорезь, но не смогла выполнить задание, когда ее попросили просто повернуть картонку под тем же углом, под которым была скошена прорезь. Это объяснялось тем, что у Д. Ф. пострадал вентральный поток, ведающий восприятием, в то время как дорсальный поток, связанный с действиями, остался нормальным.

У спортсменов оба потока функционируют совместно.^[22] Рассмотрим их взаимодействие на примере тенниса. Вентральный поток собирает информацию для формирования контекста игровой ситуации и поиска оптимального решения до начала розыгрыша. Дорсальный контролирует выполнение удара, в частности силу и сам момент его нанесения. Во время начальной стадии подачи соперника у игрока, готовящегося принять мяч, предположительно задействован в основном вентральный поток, который управляет положением тела и углом наклона ракетки, а также извлекает из памяти известную ему информацию о сопернике. Все это призвано помочь мозгу игрока решить, как именно лучше принять подачу: например, сыграть кроссом или обводящим ударом по линии. Как только соперник выполнил подачу, мгновенно подключается дорсальный поток, контролирующий движения, направленные на успешный прием.