Оба метода – ФМРТ и ЭЭГ – имеют косвенный характер. Принцип действия ФМРТ основан на том, что магнитные свойства крови варьируются в зависимости от ее насыщенности кислородом. Если какая-то зона мозга проявляет особую активность, в ней расходуется больше кислорода. Следовательно, она нуждается в более интенсивных поставках, и повышение содержания кислорода регистрируется магнитным сканером.
Однако, поскольку это происходит с некоторой задержкой, измерения с помощью ФМРТ не слишком точны по времени. Трудно сказать, какое событие предшествовало повышению потребления кислорода и для каких именно нейронов он был предназначен. Один из моих профессоров приводил такую аналогию: вы бежите вслед за струей автоматической поливалки газонов и смотрите, на какой цветок она попадает. Таким образом, с помощью ФМРТ можно определить, какая грядка полита, то есть какой участок мозга был активен. И это уже немало. Вдобавок ко всему в данном случае обследуется живой человек.
ЭЭГ измеряет колебания электрического напряжения на поверхности черепа (для этого на голову надевается шлем с датчиками). Этот метод очень точен с точки зрения фиксации времени, но он не позволяет определить конкретное место активности, потому что улавливаются все сигналы, достигающие поверхности. Для того чтобы измерить активность отдельных нервных клеток, электроды нужно вводить прямо в мозг. Из соображений безопасности такая инвазивная ЭЭГ применяется только при наличии веских медицинских причин, например для выявления центров эпилептических приступов. В подобных случаях ученые с согласия пациента могут получить и другие данные. Кстати, это совершенно безболезненно. В мозге нет рецепторов боли. Когда проводятся операции на мозге, пациент ничего не чувствует.
С помощью двух описанных методов нам удалось понять многое из того, что интересует неврологов. Хотите, к примеру, послушать, о чем они говорят у себя в лабораториях?
– Это был довольно масштабный эксперимент, по модели n = 176 2 × 2. Нам приходилось постоянно использовать сканер З-Tesla, а анализ данных занял целый месяц. Четыре раза сервер грохнулся.
– Всего четыре? Неплохо.
– Айтишники сказали мне, что, если я еще раз включу в программу бесконечную петлю, они перестанут со мной разговаривать. И это только предварительная обработка результатов.
– А какой метод анализа сопоставимости данных ты использовал? PPI или DCM?
– DCM, так как нам требовалась эффективная сопоставимость. А наша модель выбрасывала эти параметры, потому что AI блокировала височно-теменные узлы (ВТУ). В то же время сравнение с нулевым уровнем с помощью Т-теста показывало значительные расхождения.
– Интересно! Вот только один вопрос: на твоей схеме рядом с полушарием мозга стоит буква «Л». Понятно, что левое, но при виде спереди или сзади?
– Надо уточнить.
Для исследования мозга существуют и более грубые методы, чем ФМРТ и ЭЭГ. Кроме того, мы имеем возможность повторять эксперименты до тех пор, пока не выявим и не устраним все источники ошибок. Причем каждый раз мы задействуем в опытах значительно больше двух участников. Таким образом за последние двадцать лет мы смогли получить, сравнить, обсудить и отвергнуть массу результатов. Какие-то из них основываются на разовых исследованиях, и к ним надо относиться с осторожностью. А какие-то мы получаем так часто, что можем с определенной долей уверенности говорить об их истинности. В целом же те и другие приближают нас к пониманию общей картины. А некоторые даже производят революцию в социальной неврологии. К последним как раз и относится открытие зеркальных нейронов.
Обезьяна видит – обезьяна делает. Как ошибка в опыте произвела революцию в неврологии?
Уже первый взгляд на монитор томографа вызывает удивление. У участника эксперимента четко фиксируется активность моторной зоны коры головного мозга. Мы наблюдаем в мозге явления, характерные для определенных моделей движений, хотя человек неподвижно лежит на спине в камере томографа. Первый же опыт – и сенсация.
Этот феномен в наши дни стал притчей во языцех. Все только и говорят о зеркальных нейронах. Вокруг их открытия множатся легенды, и, как всегда, каждый рассказывает собственную версию. Но все они связаны с едой. Началась эта история в девяностые годы. Итальянский нейрофизиолог Джакомо Риззолатти (ну просто вылитый Марк Твен) решил изучить активность мозга обезьян в то время, когда они хватают какой-то предмет. В качестве инструмента была использована инвазивная ЭЭГ, то есть обезьяне вживили электроды, которые должны были регистрировать реакцию отдельных нервных клеток.
Что произошло дальше, не совсем понятно. То ли кто-то из лаборантов во время обеденного перерыва совершил набег на корзинку с фруктами, то ли аспирант стащил у обезьян арахис, но, как бы то ни было, обезьяна, уже подключенная к записывающей аппаратуре, могла наблюдать, как кто-то жует. Таким образом удалось получить запись того, что происходит в ее голове, когда еду берет не она сама, а кто-то другой. Результат был просто невероятным: возбуждение происходило практически в тех же самых клетках. Последующие эксперименты подтвердили наличие такого же феномена и в мозге человека, причем он затрагивал не только отдельные нейроны, но и целые группы.
Данный факт следует посмаковать как следует: в нашем мозге срабатывают практически одни и те же нейроны независимо от того, сами мы совершаем какие-то действия или наблюдаем, как это делают другие. Восприятие и совершение движения происходят с частичным использованием одних и тех же нейронных сетей. Так вот, оказывается, что происходит с нашими двумя участниками эксперимента, стоящими лицом к лицу: они отражают движения друг друга. Если один поднимает руку, то в голове другого активизируются нейроны, отвечающие за выполнение этого движения. Особенно это относится к премоторной зоне коры мозга и извилинам лобных долей. Мозг одного человека обрабатывает информацию о движении другого человека, используя те же нейронные пути, в которых закодировано движение его собственного тела. Нейроны, отвечающие за связь между восприятием и выполнением, получили название зеркальных. В определенном смысле они являются связующим звеном между нами и окружающим миром. Все, что мы наблюдаем у других людей, происходит и в нас самих.
Чужие движения мы можем видеть с самых разных сторон. Информация, получаемая визуальным центром коры мозга, зависит от того, с какой стороны мы их наблюдаем: спереди, сзади или сбоку. Однако зеркальные нейроны каждый раз говорят нам: «Он стянул мой арахис!» И мы становимся в боевую стойку.
Но если механизмы активизации нервных клеток так схожи, то как человек может понять, что это кто-то другой взял арахис, а не он сам? Да так же, как вы знаете, что сидите. Чтобы в этом убедиться, вам не надо себя осматривать. Вам свойственно самоощущение, которое подсказывает, действительно ли напряжены ваши мышцы, испытываете ли вы боль, в какой позе находитесь. Мозг полагается на сигналы, поступающие от мышц, кожи и органа равновесия. В определенном смысле эти сигналы – единственное, что отличает вас от другого человека. Без них вам трудно было бы определить, где заканчивается ваше собственное восприятие и начинается восприятие собеседника.
Таким образом, становится понятно, что гармония между вами и вашим визави имеет значительно более глубокие корни, чем можно подумать при наблюдении со стороны. При имитации движений синхронизируются не только позы и физиологические реакции, но и активность мозга. Но как именно это происходит?
«Я слышал это от соседнего нейрона, а тот от…» Как работают нейронные сети?
Чтобы понять, каким образом осуществляется процесс отражения движений тела собеседника, необходимо знать, как мозг обрабатывает информацию. Зная это, мы сможем определять ситуации, в которых восприятие может нас подвести, и принимать соответствующие меры. Итак, краткий экскурс в мир нейронов.
