Ученые составили подробную карту области мозга, которая отвечает за боль, тошноту и тревогу Recipe.Ru

Островковая кора головного мозга оказалась устроена сложнее, чем предполагалось ранее. Исследователи выделили в ней четыре функциональные зоны: одни связаны с восприятием боли и температуры, другие – с ощущениями от внутренних органов, а третьи участвуют в обработке значимых событий и могут влиять на то, как человек воспринимает сигналы собственного тела. Особенно интересно, что связи между этими областями работают несимметрично: передние отделы способны оказывать более сильное влияние на задние, чем наоборот. Результаты исследования американских, немецких и итальянских ученых опубликованы в журнале Nature.

Островковая кора, или инсула, располагается глубоко в латеральной борозде головного мозга. Ее давно связывают с интероцепцией – способностью воспринимать внутреннее состояние организма: сердцебиение, неприятные ощущения в животе, температуру, боль и другие сигналы. Однако большинство прежних исследований использовало функциональную магнитно-резонансную томографию, которая позволяет регистрировать косвенные признаки активности мозга, но не всегда дает возможность установить, какие области непосредственно вызывают конкретные ощущения.

Авторы решили подойти к вопросу иначе. Они изучили данные 87 пациентов с фармакорезистентной эпилепсией, которым в медицинских целях имплантировали внутричерепные электроды для поиска источника эпилептических приступов. Участникам было от 19 до 67 лет, средний возраст составлял 38 лет; 53 человека были мужчинами, 34 – женщинами. Исследования проводились в Стэнфордском университете с 2012 по 2025 год.

У 50 пациентов ученые непосредственно стимулировали разные участки островковой коры электрическими импульсами частотой 50 Гц и просили описать возникающие ощущения. Всего проанализировали более 340 пар соседних контактов электродов. Чтобы исключить случайные ответы, исследователи использовали контрольные стимуляции без подачи тока, повторяли воздействия и проверяли зависимость выраженности ощущений от силы стимуляции. У других участников также регистрировали электрическую активность мозга во время выполнения когнитивных заданий и исследовали связи между его отделами.

Стимуляция вызвала субъективные ощущения примерно в 51% исследованных участков островковой коры. Однако распределение оказалось крайне неравномерным: в задних отделах ответ возникал в 67% случаев, в передних – только в 32%. Отношение шансов составило 4,23 при 95-процентном доверительном интервале 3,07–5,82; различие было статистически значимым, p<0,0001.

При стимуляции задних отделов пациенты сообщали о покалывании, онемении, давлении, тепле или боли в определенных участках тела. Более того, исследователи обнаружили своеобразную карту тела: соседние участки мозга были связаны с ощущениями от руки, ноги, головы или ротовой полости. При воздействии на среднепереднюю часть островковой коры возникали совсем другие ощущения – тошнота, давление в груди, движение чего-то внутри живота, дискомфорт в горле, а иногда тревога. В этой зоне висцеральные ощущения вызывала стимуляция 26,8% исследованных участков, а тревогу – около 9,5%.

Совместив результаты с микроскопическим атласом островковой коры и данными электрофизиологии, ученые выделили четыре функциональные зоны. Верхняя задняя преимущественно обрабатывает боль, температуру и локализованные телесные ощущения. Нижняя задняя связана с более широким восприятием сигналов от нескольких частей тела. Среднепередняя участвует в формировании висцеральных ощущений и тревоги. Наконец, самая передняя зона оказалась особенно необычной.

В 87% участков переднего полюса островковой коры электрическая стимуляция вообще не вызывала субъективных ощущений. Однако это не означает, что область бездействует. У 35 пациентов исследователи зарегистрировали выраженную активацию этой зоны при выполнении задания на внимание: нужно было реагировать на часто появлявшиеся изображения и изменять привычную реакцию при появлении редких стимулов.

Еще важнее оказалась организация связей. Передний полюс тесно взаимодействовал с префронтальной корой и передней поясной корой – областями, участвующими в когнитивном контроле и оценке значимости событий. При этом электрическое влияние переднего полюса на задние области островковой коры было сильнее, чем обратное. Например, показатель направленной связи с нижней задней зоной составлял 0,45 против 0,27 в противоположном направлении; p=0,0004.

Это позволяет предположить, что островковая кора не просто пассивно принимает сигналы от внутренних органов. Когнитивные процессы могут влиять на обработку телесных ощущений, потенциально изменяя субъективное восприятие боли, дискомфорта или тревоги.

Но у исследования есть принципиальные ограничения. Все участники страдали эпилепсией, а здоровой контрольной группы не было. Электроды устанавливались исключительно по клиническим показаниям, поэтому их расположение и плотность покрытия разных зон мозга определялись медицинской необходимостью, а не идеальным исследовательским планом. Кроме того, электрическая стимуляция способна активировать не только нейроны непосредственно под электродом, но и связанные с ними удаленные структуры. Субъективные ощущения пациенты описывали самостоятельно, а экспериментально вызванная боль или тревога не обязательно полностью воспроизводят естественные переживания. Наконец, деление на четыре зоны основано на использованном пространственном разрешении: более подробное картирование может выявить дополнительные функциональные подразделения.

Исследование пока не доказывает, что с помощью стимуляции островковой коры можно лечить хроническую боль, тревожные расстройства или другие заболевания. Однако оно предлагает гораздо более подробную модель взаимодействия телесных ощущений и когнитивных процессов. Возможно, именно нарушение этих связей помогает объяснить, почему человек иногда испытывает выраженную боль, тошноту или тревогу даже при отсутствии соответствующего по интенсивности периферического сигнала.

Материал подготовлен редакцией Remedium при участии журнала «Медицинский совет».