В 1909 году Корбиниан Бродман (1868–1918) опубликовал карты цитоархитектонических полей коры больших полушарий головного мозга, которые стали известными и наиболее часто цитируемыми при описании организации коры головного мозга и её функций.
В 1921 году Отто Леви (1873–1961) показал, что передача нервных сигналов между нервами и мышцами происходит с помощью химических веществ, и открыл ацетилхолин.
В 1924 году Ганс Бергер (1873–1941) разработал методику, позволяющую записывать электрическую активность мозга с помощью электродов, прикрепленных к коже головы. Он впервые использовал термин «электроэнцефалограмма» (ЭЭГ) для обозначения записанного результата и описал альфа-ритм.
Уайлдер Грейвс Пенфилд (1891–1976) разработал нейрохирургические методы лечения эпилепсии и в ходе операций составлял картографию функциональной мозговой организации. У. Пенфилд создал визуальное представление соматосенсорной коры мозга человека (человечек Пенфилда).
Алан Ходжкин (1914–1998) и Эндрю Хаксли (1917–2012) с 1940-х годов проводили исследования структурно-функциональной организации и регуляции ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток.
В 50-е годы Роджер Уолкотт Сперри (1913–1994) проводил эксперименты на пациентах с рассеченным мозолистым телом (хирургический метод купирования тяжелых форм эпилепсии). В результате проведенных экспериментов была продемонстрирована разница в специализациях и функциях полушарий головного мозга.
Дэвид Хьюбел (1926–2013) и Торстен Визель (род. 1924) открыли принципы переработки, организации и формирования зрительной системы в онтогенезе.
Годфри Хаунсфилд (1919–2004) и Аллан Кормак (1924–1998) в 1971 году спроектировали первый компьютерный томограф, что положило начало новому этапу развития томографических исследований.
Дополнительная литература
1. Джексон Т. Мозг: иллюстрированная история нейронауки – Москва: АСТ, cop. 2017. – 167 с. ISBN 978–5–17–097937–0
2. Клейнман П. Психология: люди, концепции, эксперименты: краткий обзор основных достижений науки о душе – 6-е изд. – Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2021. – 267 с. ISBN 978–5–00169–245–4
3. Лурия А. Р. Основы нейропсихологии – Санкт-Петербург: Питер: Прогресс книга, 2023. – 381 с. ISBN 978–5–4461–1899–1
4. Bennett M. R., Hacker P. M. S. History of Cognitive Neuroscience, Blackwell Publishing Ltd, 2012, 326p. ISBN:9781405181822 DOI:10.1002/9781118394267 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781118394267
2. Методы психофизиологии
В современных психофизиологических исследованиях активно используются классические методы для изучения электрической активности центральной и вегетативной нервной системы, томографические и полиграфические методы, а также метод анализа движения глаз и метод функциональной ближней инфракрасной спектроскопии. Ниже будут представлены краткие описания самых популярных методов психофизиологических исследований.
Электроэнцефалография. Метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) – это нейрофизиологический метод, который позволяет изучать электрическую активность мозга путем регистрации биоэлектрических потенциалов с поверхности кожи головы. ЭЭГ основывается на измерении волнообразных изменений электрических потенциалов, которые генерируются нейронами мозга. Предполагается, что ЭЭГ в каждый момент отражает суммарную электрическую активность клеток мозга.
Для записи ЭЭГ используются специальные электроды, которые обычно размещают на коже головы согласно стандартизированной схеме 10–20. Основные характеристики сигналов ЭЭГ – амплитуда (интенсивность сигнала) и частота (скорость колебаний). Эти параметры помогают в анализе мозговой активности.
При анализе ЭЭГ принято выделять следующие ритмы:
– Альфа-ритм (7–13 Гц) – спокойное бодрствование с закрытыми глазами, связан с расслаблением.
– Бета-ритм (13–40 Гц) возникает при напряженной умственной деятельности, связан с процессами памяти и внимания.
– Гамма-ритм (>40 Гц) связывают с познавательным процессами и переработкой информации.
– Дельта-ритм (<4 Гц) регистрируется во время фазы глубокого сна. В бодрствовании он может быть зафиксирован при наличии опухолей или когда человек находится в коме.
– Тета-ритм (4–7 Гц) регистрируется в фазе быстрого сна (REM), связан с запоминанием и эмоциями.
ЭЭГ используется для диагностики различных морфологических и функциональных нарушений. В основе ЭЭГ-диагностики лежат экспериментальные факты, свидетельствующие о том, что определенным ЭЭГ-феноменам или паттернам соответствуют определенные состояния мозга. В основном ЭЭГ-методы применяются в следующих областях: медицина (диагностика эпилепсии, оценки уровня сознания, оценка нарушения сна и т. д.), психофизиология (взаимосвязь особенностей ЭЭГ с функциональным состоянием, психическими процессами или личностными особенностями человека), диагностика нарушений мозга, оценка функционального состояния мозга, также метод применяют в маркетинговых исследованиях.
Brain-computer interface (BCI), или интерфейс мозг-компьютер – это технология, позволяющая напрямую связывать мозговую активность человека с внешними устройствами. Она позволяет пользователям взаимодействовать с компьютерами или другой техникой без использования обычных методов ввода, таких как клавиатура или мышь, используя исключительно мозговые ритмы.
Интерфейс “мозг—компьютер” применяют для помощи людям с нарушениями двигательных функций, вызванными травмами спинного мозга, инсультами или нейродегенеративными заболеваниями, а также у детей с двигательными расстройствами. Данная технология может позволить пользователям взаимодействовать с окружающей средой, управляя курсорам на экране, вводить текст, манипулируя протезами, синтезировать речь. Также интерфейс “мозг – компьютер” применяется в видеоиграх и VR-технологиях. Один из способов применения этой технологии был направлен на восстановление коммуникационных возможностей у людей после инсульта или черепно-мозговой травмы, когда повреждены моторные центры и человек не может говорить, но у него сохранен альфа-ритм. С помощью тренировок можно научить такого пациента использовать изменения альфа-ритма для выбора букв и ввода текста на специализированном компьютере.
Вызванные потенциалы (ВП) – метод суммации и выделения слабых и сверхслабых изменений электрической активности мозга (ЭЭГ) в ответ на стимул сенсорной модальности. Метод ВП позволяет получить объективную информацию о состоянии периферических и центральных звеньев различных сенсорных систем. Вызванный потенциал состоит из серии отдельных пиков или волн, которые могут быть описаны по их негативной или позитивной полярности, количеству компонентов, латенции, амплитуде и форме.
Также ВП используется в оценке сложных когнитивных процессов, где особое внимание уделяется амплитуде и латенции пика P300 (позитивная волна, которая возникает примерно через 300 миллисекунд после предъявления стимула). Этот компонент связывают с когнитивными процессами восприятия и обработки информации.
В клинической практике метод ВП используется при оценке когнитивных нарушений, деменций различного генеза, а также при оценке работы сенсорных систем.
Магнитоэнцефалография (МЭГ) – это нейрофизиологический метод, который позволяет изучать активность мозга путем измерения магнитных полей, генерируемых электрической активностью нейронов. В отличие от ЭЭГ, которая регистрирует электрическую активность, МЭГ фокусируется на магнитных сигналах. У МЭГ высокая временная и пространственная разрешающая способность, которая позволяет отслеживать быстро происходящие процессы в мозге. Также у МЭГ лучшая пространственная разрешающая способность по сравнению с ЭЭГ, что позволяет более точно локализовать источники мозговой активности.
МЭГ широко используется для изучения функциональной активности мозга, включая изучение восприятия, когнитивных процессов, моторных функций и языковых способностей. Метод позволяет исследовать, как различные области мозга взаимодействуют друг с другом при выполнении разнообразных задач.
