Мозг и душа: как нервная деятельность формирует наш внутренний мир - Крис Фрит

Через несколько лет был разработан другой метод, еще лучше прежнего, – магнитно-резонансная томография (МРТ). В МРТ используются не рентгеновские лучи, а радиоволны и очень сильное магнитное поле.[15] В отличие от рентгеноскопии эта процедура совершенно не опасна для здоровья. МРТ-сканер намного чувствительнее к различиям плотности, чем АКТ-сканер. На изображениях мозга живого человека, получаемых с его помощью, различимы разные типы тканей. Качества таких изображений не ниже, чем качество фотографий мозга, после смерти извлеченного из черепа, законсервированного химикатами и нарезанного тонкими слоями.

Рис. п.2. Пример полученного с помощью МРТ структурного изображения мозга и срез мозга, извлеченного из трупа.

Вверху – фотография одного из срезов мозга, извлеченного из черепа после смерти и нарезанного тонкими слоями. Внизу – изображение одного из слоев мозга живого человека, полученное методом магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Структурная томография мозга сыграла огромную роль в развитии медицины. Мозговые травмы, полученные в результате дорожно-транспортных происшествий, инсультов или роста опухолей, могут самым серьезным образом сказываться на поведении. Они могут приводить к тяжелым формам потери памяти или серьезным изменениям личности. До появления компьютерных томографов единственный способ узнать, где именно произошла травма, состоял в том, чтобы снять крышку черепа и посмотреть. Обычно это делали уже после смерти, но иногда и у живого пациента – когда требовалась нейрохирургическая операция. Теперь томографы позволяют точно определить местоположение травмы. Всё, что требуется от пациента, это минут 15 неподвижно пролежать внутри томографа.

Рис. п.3. Пример МРТ-скана, позволяющего выявить повреждение мозга.

Этот пациент перенес два инсульта подряд, в результате чего у него разрушились слуховые зоны коры правого и левого полушарий. Травма хорошо видна на изображении, полученном методом МРТ.

Структурная томография мозга – это и точная, и большая наука. Измерения структурных параметров мозга, проводимые с помощью этих методов, могут быть очень точными и объективными. Но какое отношение имеют эти измерения к проблеме психологии как "неточной" науки?

Измерение активности мозга

Решению проблемы помогла не структурная томография. Прогресс в этой области обеспечили функциональные томографы, разработанные через несколько лет после структурных. Эти аппараты позволяют регистрировать потребление энергии тканями мозга. Бодрствуем мы или спим, 15 миллиардов нервных клеток (нейронов) нашего мозга постоянно посылают сигналы друг другу. При этом тратится немало энергии. Наш мозг потребляет около 20% энергии всего тела, несмотря на то что его масса составляет лишь около 2% от массы тела. Весь мозг пронизан сетью кровеносных сосудов, по которым и переносится энергия в форме кислорода, содержащегося в крови. Распределение энергии в мозгу очень точно отрегулировано, так чтобы в те участки мозга, которые в настоящий момент наиболее активны, ее поступало больше. Когда мы пользуемся слухом, самыми активными участками нашего мозга оказываются две боковые области, в которых находятся нейроны, получающие сигналы непосредственно от ушей (см. илл. 2 на цветной вставке). Когда нейроны в этих областях активно работают, туда поступает больше крови. Эта связь между активностью мозга и локальными изменениями кровотока была известна физиологам уже больше 100 лет, но до изобретения функциональных томографов не было возможности регистрировать подобные изменения.[16] Функциональные томографы для сканирования мозга (разработанные на основе методов позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), и функциональной магнитно-резонансной томографии ФМРТ) позволяют регистрировать подобные изменения кровоснабжения, указывающие на то, какие области мозга в настоящий момент наиболее активны.

Рис. п.4. Кора головного мозга и ее клетки.

Срез коры головного мозга под микроскопом и слои нервной ткани, видимые на срезе. 

Рис. п.5. Части мозга и области коры.

Вверху показаны основные части головного мозга.

Внизу показаны области ("поля") коры головного мозга по Бродману (мозжечок и мозговой ствол удалены). Поля Бродмана выделены на основании внешнего вида участков коры под микроскопом. Номера, присвоенные этим полям, условны.

Самый большой недостаток таких томографов состоит в неудобствах, которые испытывает человек при сканировании его мозга. Ему приходится лежать на спине около часа, по возможности неподвижно. Единственное, что можно делать, находясь внутри томографа, это думать, но в случае с ФМРТ даже думать, оказывается, не так-то просто, потому что томограф производит такой шум, как будто у вас под самым ухом работает отбойный молоток. В одном из самых первых, новаторских исследований, проводившихся с помощью ранней модели позитронно-эмиссионного томографа, испытуемых просили представить себе, что они выходят из своего дома и идут по улицам, сворачивая на каждом перекрестке налево.[17] Оказалось, что подобных чисто воображаемых действий вполне достаточно, чтобы вызвать активацию работы многих участков мозга.

Рис. п.6. Испытуемый, лежащий внутри томографа для сканирования мозга.

Вот здесь-то большая наука и приходит на помощь "неточной" психологии. Испытуемый, лежащий в томографе, представляет себе, что он[18] идет по улице. В действительности он не движется и ничего не видит. Эти события происходят лишь у него в голове. Я никак не могу проникнуть в его сознание, чтобы проверить, действительно ли он делает то, о чем его попросили. Но с помощью томографа я могу проникнуть в его мозг. И я могу увидеть, что, когда он представляет себе, что идет по улице и поворачивает налево, в его мозгу наблюдается активность определенного характера. 

Разумеется, большинство томографических исследований работы мозга более объективны. Например, перед глазами испытуемого зажигают красный свет, и он нажимает кнопки, при этом действительно двигая пальцами. Но я (как и некоторые мои коллеги) всегда больше интересовался стороной работы мозга, связанной с чисто психическими явлениями. Мы обнаружили, что, когда испытуемый представляет себе, что нажимает кнопку, в его мозгу активируются те же самые области, которые активируются, когда он действительно нажимает ее. Если бы не томограф, у нас не было бы абсолютно никаких объективных признаков, по которым можно было бы сказать, что испытуемый представляет себе, что нажимает кнопку. Мы можем убедиться в том, что при этом не происходит ни малейших движений пальцев или мышечных сокращений. Поэтому мы полагаем, что он следует нашему указанию представлять себе, что он нажимает кнопку, каждый раз, когда слышит определенный сигнал. Измеряя мозговую активность, мы получаем объективное подтверждение этого психического явления. Пользуясь функциональным томографом, я, скорее всего, мог бы сказать, представляете ли вы, что двигаете ногой или пальцем руки. Но пока еще я, скорее всего, не смогу сказать, о каком именно пальце вы думали.

Рис. п.7. Результаты сканирования мозга во время реальных и воображаемых движений.

На схемах вверху показано, как проходят срезы мозга (в верхней части и посередине), на которых видна мозговая активность.

На верхних срезах показана активность, наблюдаемая, когда испытуемый двигает правой рукой, а на нижних – активность, наблюдаемая, когда испытуемый только представляет себе, что двигает правой рукой.

Возможно, мне стоило заняться не этим, а изучением зрения. Нэнси Кэнуишер и ее группа в Массачусетском технологическом институте показали, что когда мы смотрим на лицо (чье угодно), у нас в мозгу всегда активируется определенный участок, а когда мы смотрим на дом (какой угодно), то активируется другой участок мозга, расположенный поблизости.[19] Если попросить испытуемого представить себе увиденное несколько секунд назад лицо или здание, в его мозгу активируются соответствующие участки. Когда я лежу внутри сканера в лаборатории доктора Кэнуишер, она может сказать, о чем я думаю (если я думаю только о лицах или только о домах).

Рис. п.8. Лица и дома, видимые и воображаемые.

Мозг (вид снизу), и его области, связанные с восприятием лиц и мест.

Активность одной и той же области увеличивается и когда мы видим какое-либо лицо, и когда мы только представляем себе какое-либо лицо. То же самое относится к области, связанной с восприятием мест.