ОТКРЫТИЕ ЗЕРКАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА

DISCOVERY OF MIRROR NEURONS IN THE BRAIN

Elena Baeva

PhD in Biology, Associate Professor, Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko, Ministry of Health of the Russian Federation, Associate Professor of the Department of Normal Physiology,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы открытия системы зеркальных нейронов головного мозга. Это событие стало биологической основой для новой концепции познания, связывающей данные о действиях и восприятии не только для интеграции восприятия в планирование и выполнение действий, но и в качестве нейронного механизма, поддерживающего широкий спектр когнитивных функций.

ABSTRACT

The article discusses the discovery of a system of mirror neurons in the brain. This event became the biological basis for a new concept of cognition, linking data on actions and perception not only to integrate perception into the planning and execution of actions, but also as a neural mechanism supporting a wide range of cognitive functions.

Ключевые слова: зеркальные нейроны; головной мозг; моторная функция; эмпатия.

Keywords: mirror neurons; brain; motor function; empathy.

Зеркальные нейроны – это класс нейронов, первоначально обнаруженных в премоторной коре головного мозга обезьян, которые активируются как тогда, когда отдельные особи выполняют определенный двигательный акт, так и когда они наблюдают, как другие выполняют тот же самый двигательный акт. Многочисленные данные свидетельствуют о существовании у человека кортикальной сети, обладающей свойствами зеркальных нейронов (зеркальной системы). Зеркальная система человека участвует в понимании действий других людей и их намерений, стоящих за ними, и лежит в основе механизмов обучения путем наблюдения [2, c.557].

Люди обладают исключительной способностью к сотрудничеству по сравнению со многими другими биологическими видами. В современной литературе описано, что нейронные механизмы, поддерживающие сотрудничество между людьми, в своей основе сосредоточены на префронтальной коре головного мозга [9, c. 119]. Одной из ключевых особенностей социальной жизни человека является преобладание норм сотрудничества, которые определяют социальное поведение и предусматривают наказание за несоблюдение. Авторами [9, c. 120] показано, что медиальная префронтальная сеть, общая для приматов и людей, поддерживает основополагающий процесс совместного принятия решений: оценку результатов для себя и других. Эта медиальная префронтальная сеть взаимодействует с латеральными префронтальными областями, которые, как считается, представляют нормы сотрудничества и модулируют ценностные представления, направляя поведение, соответствующее местному социальному контексту. Полагают, что передние области префронтальной коры играют определенную роль в разрешении споров между нормами сотрудничества в различных социальных контекстах [9, c. 120].

Открытие зеркальных нейронов (ЗН) стало биологической основой для новой концепции познания, связывающей данные о действиях и восприятии не только для интеграции восприятия в планирование и выполнение действий, но и в качестве нейронного механизма, поддерживающего широкий спектр когнитивных функций. Функциональная магнитно-резонансная томография и нейрофизиологические исследования подтверждают, что ЗН играют важную роль в моторном обучении и распознавании действий и намерений других людей, а также поддерживают представление о языке, эмпатии и памяти [3, c. 1152].

Во второй половине XIX века возникло множество теорий, касающихся механизмов, участвующих в понимании действий, имитационном обучении, развитии речи и теории психики. Эти исследования получили новый импульс с открытием так называемых "зеркальных нейронов".

В 1992 году Лаборатория физиологии человека Пармского университета (Италия) опубликовала исследование, описывающее "зеркальные" нейроны макаки, которые активируются как при выполнении обезьяной какого-либо действия, так и при наблюдении за экспериментатором, выполняющим то же действие. Исследовательская группа, стоящая за этим открытием, утверждает, что система зеркальных нейронов является нейронной основой нашей способности понимать действия других людей посредством моторного отображения наблюдаемого действия на моторный репертуар наблюдателя (гипотеза прямого соответствия). Основной характеристикой этих нейронов является сочетание обработки сенсорной информации, особенно визуальной, с обработкой моторной информации. Их основная функция заключается в обеспечении моторной имитации наблюдаемого действия, основанной на визуальной информации, полученной от него. Они могут способствовать прогнозированию цели действия и интерпретации намерений лица, его выполняющего [1, с. 767].

Работа Риззолатти вдохновила большие группы ученых на поиск объяснений в новой и до сих пор неисследованной области того, как мы воспринимаем и понимаем действия и намерения других людей [2, с.557, 3, c. 1154]. На протяжении многих лет этим вопросам были посвящены многочисленные исследования. Зеркальные нейроны были впервые описаны в основополагающей статье в 1992 году как класс премоторных клеток обезьян, выделяющихся как во время выполнения действия, так и при наблюдении. Несмотря на их спорное происхождение и функции, недавние исследования на нескольких видах животных, от птиц до человека, показали, что помимо собственно ЗН, различные типы клеток, распределенных по многочисленным моторным, сенсорным и эмоциональным областям мозга, образуют "зеркальный механизм", более сложный и гибкий, чем предполагалось первоначально, который имеет эволюционное значение (сохраняющаяся роль в социальном взаимодействии). Согласно В.С. Рамачандрану (вступительная лекция "Десятилетие мозга" на заседании Общества нейронаук), "зеркальные нейроны являются для нейронауки тем же, чем ДНК была для биологии’. Их открытие (сделанное группой Ризолатти) привело к пониманию того, как гоминиды быстро эволюционировали путем подражания и культурной передачи за последние 100 000 лет.

Зеркальные нейроны связаны с эмпатией [4, c. 1071, 5, c. 462]. Люди с психопатическими чертами демонстрируют низкий уровень эмпатии. Области и структуры, связанные с системой зеркальных нейронов: вентромедиальная префронтальная кора (vmPFC), нижняя теменная доля (IPL), нижняя лобная извилина и верхняя височная борозда. Структуры, связанные с эмоциональной эмпатией – островок, миндалевидное тело и передняя поясная кора, а также две области обработки эмоций – орбитофронтальная кора и веретенообразная извилина. Исследования последних лет показывают, что гипоактивация наблюдается в областях системы зеркальных нейронов у людей с ярко выраженными психопатическими чертами, а также в структурах, отвечающих за обработку эмоций, и в структурах, связанных с эмоциональной эмпатией, за исключением островкового мозга, где активность выше. Различия наблюдаются для всех типов эмоций. Это свидетельствуют о том, что при психопатии изменяется система зеркальных нейронов; полагают, это связано с дефицитом аффективной эмпатии [6, c. 253, 8, c. 84].

Методы реабилитации, основанные на использовании зеркальных нейронов, в сочетании с традиционной профессиональной и физиотерапевтической терапией могут быть полезными при различных травмах, например, травмах кисти и восстановлении ее функции. Зеркальная терапия, по-видимому, эффективна для восстановления функций конечностей, но необходимы дальнейшие исследования эффективности метода [7, c. 5526]. Таким образом, научная литература описывает различные возможности зеркальных нейронов; они возникают в результате сенсомоторного ассоциативного обучения, поэтому необходим новый подход к исследованию их функций.

Список литературы:

1. Bonini L., Rotunno C., Arcuri E., Gallese V. Mirror neurons 30 years later: implications and applications. Trends Cogn Sci. – 2022. – №9. – Р. 767-781.
2. Cattaneo L., Rizzolatti G. The mirror neuron system // Arch Neurol. – 2009. – № 66(5). – Р. 557-560.
3. Corradini A., Antonietti A. Mirror neurons and their function in cognitively understood empathy // Conscious Cogn. – 2013. – № 22(3). – Р. 1152-1161.
4. Farina E., Borgnis F., Pozzo T. Mirror neurons and their relationship with neurodegenerative disorders // J Neurosci Res. – 2020. – № 98(6). – Р. 1070-1094.
5. Penagos-Corzo J.C., Cosio van-Hasselt M., Escobar D., Vázquez-Roque R.A., Flores G. Mirror neurons and empathy-related regions in psychopathy: Systematic review, meta-analysis, and a working model // Soc Neurosci. – 2022. – № 5. – Р. 462-479.
6. Proverbio A.M., Zani A. Mirror Neurons in Action: ERPs and Neuroimaging Evidence. 2022 Nov 29. In: Boggio P.S., Wingenbach T.S.H., da Silveira Coêlho M.L., Comfort W.E., Murrins Marques L., Alves M.V.C., editors. Social and Affective Neuroscience of Everyday Human Interaction: From Theory to Methodology [Internet]. Cham (CH): Springer; 2023. Chapter 5.
7. Tofani M., Santecchia L., Conte A., Berardi A., Galeoto G., Sogos C., Petrarca M., Panuccio F., Castelli E. Effects of Mirror Neurons-Based Rehabilitation Techniques in Hand Injuries: A Systematic Review and Meta-Analysis // Int J Environ Res Public Health. – 2022. – №19(9). – Р.5526.
8. Zarka D., Cebolla A.M., Cheron G. Neurones miroirs, substrat neuronal de la compréhension de l’action? [Mirror neurons, neural substrate of action understanding?] // Encephale. – 2022. – №. 48(1). – Р. 83-91.
9. Zoh Y., Chang S.W.C. & Crockett M.J. The prefrontal cortex and (uniquely) human cooperation: a comparative perspective // Neuropsychopharmacol. – 2022. – № 47. – Р. 119–133.