У 2018 році журнал Springer Nature опублікував цікавий клінічний випадок

У 2018 році журнал Springer Nature опублікував цікавий клінічний випадок: у 43-річної жінки стався інсульт через аномальне переплетення кровоносних судин у мозку. Щоб врятувати її, лікарі провели емболізацію – процедуру, яка блокує дефектні судини, щоб запобігти новим крововиливам.

Але після втручання щось змінилося. У жінки почали проявлятися дивні симптоми: вона втратила координацію, їй було важко концентруватися і знаходити слова, вона поводилася неналежним чином (наприклад, сміялася на похоронах або робочих зустрічах) і стала імпульсивною, агресивною та дратівливою. У неї навіть почалися галюцинації, наприклад, вона бачила фламінго, що бігають по її будинку.

Її чоловік запевняв, що все це нове. До емболізації вона була успішним адвокатом, без психіатричних захворювань в анамнезі. Ми знаємо, завдяки відомим випадкам, таким як випадок Фінеаса Ґейджа (робітника, який вижив після того, як залізна балка пронизала його лобову частку), що особистість залежить від мозку. Але тут було щось цікаве: пошкодження було не в корі головного мозку, а в мозочку.

Виявляється, ця «цвітна капуста», прихована під потиличними частками, історично недооцінювалася

Виявляється, ця «цвітна капуста», прихована під потиличними частками, історично недооцінювалася, оскільки вважалося, що вона контролює лише координацію рухів. Однак, дедалі більше доказів свідчать про набагато ширшу роль. Навіть в останні роки ми бачили заголовки, які представляють мозочок як новий трофей, який робить нас людьми, дещо забираючи головну роль у лобової частки.

Але щоб зрозуміти, чому мозочок такий важливий, ми повинні повернутися до його витоків. Він виник із більш примітивних структур, які досить вдало назвали «структурами, подібними до мозочка» (cerebellum-like structures англійською). Ці структури все ще існують у деяких примітивних риб, таких як акули, скати та електричні риби.

Їхня функція є ключовою: вони допомагають розрізняти зовнішні та внутрішні сенсорні стимули. Наприклад, акули полюють, виявляючи електричні поля своїх жертв, але є проблема: вони самі також створюють електричні поля, які можуть заважати цим сигналам.

Згідно з дослідженням, опублікованим у Behavioral Neuroscience в 2019 році, структури, подібні до мозочка, вирішують цю дилему за допомогою блискучого механізму: адаптивного фільтра. Ця система використовує копію внутрішніх рухових команд, щоб передбачити та скасувати сенсорну інформацію, створену самостійно. Тобто вони фільтрують внутрішній шум і залишають лише релевантну зовнішню інформацію.

Мозочок еволюціонував внаслідок дублювання цих структур, що дозволило його передбачувальній здатності поширюватися на нові функції, такі як краща координація рухів. Фактично, його розвиток тісно пов’язаний з появою щелеп і парних плавців у хребетних, що свідчить про те, що його еволюція була зумовлена потребою у більшому моторному та сенсорному контролі.

Оскільки хребетні розвинули більш складні нервові системи та просунулися в когнітивних функціях, їхні нові функції також отримали допомогу від мозочка. Згідно з оглядом, опублікованим у Cerebellum у 2015 році, його роль полягає у виявленні повторюваних патернів, створюючи «внутрішні моделі», які дозволяють йому передбачати майбутнє та передбачати, що станеться.

Наприклад, коли ми слухаємо знайому пісню, ми можемо без зусиль передбачити наступні ноти або слова. Це відбувається тому, що мозочок ідентифікував послідовність і побудував модель того, як вона звучить. Якщо мелодія змінюється несподівано, він коригує свій прогноз, не усвідомлюючи цього.

Його важливість також відображена в його анатомії. Хоча мозочок людини становить лише 10% об’єму мозку, він містить 80% його нейронів. Протягом еволюції ссавців він ріс пропорційно решті мозку, але у мавп, і особливо у людей, його розширення було надзвичайним. У нашому виді він на 31% більший, ніж очікувалося.

Цікаво, що більшість його проекцій пов’язані з ділянками кори головного мозку, які беруть участь у когнітивних задачах. Стаття, опублікована в журналі Frontiers in Cellular Neuroscience у 2018 році, свідчить про те, що мозочок був ключовим в еволюції тих якостей, які породили людину, таких як використання інструментів, мова та культура.

Мільйони років тому перші люди почали виготовляти кам'яні знаряддя, такі як сокири та ножі. Це завдання вимагало тонкої моторики та здатності передбачити, як камінь зламається при ударі. Завдяки своїй здатності виявляти послідовності та передбачати результати, мозочок дозволив з часом вдосконалити цю техніку.

Крім того, інші нещодавні дослідження підкреслили його роль у соціальному інтелекті, особливо в найбільш розвинених станах теорії розуму. Уявіть, що хтось ховає іграшку в шухляду, а потім виходить з кімнати. Поки його немає, ви перекладаєте іграшку в інше місце. Коли ця людина повернеться, де вона шукатиме іграшку? Якщо ви відповісте «в шухляді», ви розумієте, що ця людина має «хибне уявлення». Цей тип міркувань, вирішальний для соціальної взаємодії, залежить від певної ділянки мозочка, яка називається Crus I і II.

Проте ми не єдині з надзвичайним мозочком. У дельфінів ця структура також надзвичайно велика по відношенню до загального розміру їхнього мозку, через їхню потребу обробляти складну сенсорну інформацію, особливо слухову. Зокрема, виділяється область під назвою парафлоккулус, яка у дельфінів є величезною. Його функція полягає в інтеграції звукової інформації та перетворенні її на точні рухові реакції, ключовий механізм для ехолокації, який дозволяє їм «бачити» за допомогою звуку.

Інший ссавець, який виділяється своїм великим мозочком, — це слон. Ці тварини мають найбільший мозочок відносно розміру їхнього мозку серед усіх вивчених на сьогоднішній день ссавців. Він становить близько 18,6% їхньої маси мозку, майже вдвічі більше, ніж у людей, що свідчить про те, що він відіграє вирішальну роль у їхньому житті.

Ми знаємо, що мозочок є важливим для тонкого моторного контролю, і у слонів це набуває особливого значення через складність їхнього хобота. Цей універсальний і надчутливий орган дозволяє їм харчуватися, пити, спілкуватися та маніпулювати предметами з дивовижною точністю. Крім того, слони використовують інфразвуки для спілкування на великих відстанях, і можливо, що їхній мозочок також відіграє в цьому ключову роль.

Якщо мозочок зробив нас людьми, він також зробив слонів слонами, а дельфінів — дельфінами. І якщо зараз ми можемо вести розмову, ліпити та подорожувати в космос, то це тому, що багато мільйонів років тому перші хребетні навчилися передбачати майбутнє.