Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни - Ребекка Шварцлоуз

Второе ограничение заключается в том, что мы не знаем, что означает отсутствие явной реакции пациента на подобные инструкции. В такую категорию попадают 80 % обследованных. Слабее ли их сознание, чем у других 20 %, или отсутствует вовсе? Мы этого не знаем. Но у нас есть доказательства того, что в эти 80 % иногда попадают люди, которые находятся в сознании. Мы знаем это благодаря случаю Хуана – молодого человека в вегетативном состоянии, которого ученые обследовали дважды[264]. И оба раза они не обнаружили явных признаков сознания. Однако через несколько месяцев Хуан быстро пошел на поправку. Он начал говорить, двигаться и даже ходить. Когда ученые из группы Оуэна беседовали с ним после выздоровления, он живо вспоминал эксперимент в аппарате для МРТ и лица ученых, которые были с ним в тот день. Несмотря на все внешние признаки вегетативного состояния и результаты сканирования, Хуан бодрствовал и осознавал происходящее. Очевидно, что невозможность обнаружить сознание не обязательно свидетельствует о его отсутствии. Родственники этих 80 % людей остаются в таком же состоянии неопределенности относительно ментального статуса родного человека после исследования, как и до его проведения. Не зная, как часто исследование дает ошибочный результат, мы не понимаем, правильны ли наши предположения, и ставим семью пациента в крайне затруднительное положение.

Невзирая на все эти трудности, распознавание состояния обездвиженных пациентов, находящихся в сознании, и возможность общения с ними представляется поистине грандиозным достижением. Настанет ли день, когда любого пациента в вегетативном состоянии будут проверять на наличие сознания по показателям активности мозга? В конечном итоге судьба технологии – усовершенствование, модернизация, отвержение или широкое внедрение – зависит от статистики. Как часто она дает сбои и сколько стоит? В какую сумму обойдется одно исследование? Насколько практична и полезна получаемая информация? Ответы на эти вопросы определят, сможем ли мы помочь таким пациентам, как Кэрол, обрести голос и каким образом.

Чтение мыслей с помощью сканирования мозга

На сегодняшний день большинство успешных вариантов чтения мыслей, таких как сканирование мозга, позволившее установить контакт с Кэрол и другими пациентами в вегетативном состоянии, позволяют ответить на вопросы “Да или нет?” или “Который?”. Иными словами, эти методы позволяют использовать мысли и мысленную активность для выбора из двух или большего числа вариантов. В случае Кэрол наличие или отсутствие усиливающейся активности на двигательной и предметной картах мозга в соответствующие моменты времени показывало ученым, бодрствует ли и осознает ли происходящее пациент, находящийся в вегетативном состоянии.

Другой похожий вариант чтения мыслей основан на том, что концентрация внимания усиливает активность нейронов в специфических отделах карт мозга. Если при сканировании мозга с помощью фМРТ людям показывают наложенные друг на друга изображения лиц и зданий, по активности в специфических отделах мозга, включая веретенообразную зону лиц и парагиппокампальную область мест, видно, обращают ли люди внимание на лица или сцены[265]. Вспомните, что активность в веретенообразной зоне возникает, когда внимание сосредоточено на лице, а активность в парагиппокампальной области возрастает, когда мы сосредоточены на каких-то значимых объектах в пространстве, таких как дома. Эта информация позволяет ученым следить за переключением внимания пациента в процессе сканирования и также может использоваться для тренировки концентрации внимания[266].

Однако многое из того, что мы хотели бы прочитать в мозге, удается обнаружить лишь с привлечением более хитроумных методов. Например, давайте вернемся к сканированию мозга Кэрол. Цель исследования заключалась в том, чтобы понять, способна ли Кэрол создавать мысленные образы по команде. Но нельзя ли было узнать еще что-нибудь по степени активности ее мозга? Если она воображала, как играет в теннис, нельзя ли было расшифровать, когда именно она взмахивала ракеткой, наносила ли она удар слева или справа и был ли это короткий удар или удар с лета?

Понятное дело, гораздо труднее расшифровать, какой именно тип удара появлялся в воображении Кэрол, чем понять, возникал ли у нее вообще этот мысленный образ. На самом деле еще примерно десять лет назад такое было невозможно. Почему? По той причине, что карты мозга, как и материя в физике, при большом приближении оказываются искаженными. Материя ведет себя по-разному в масштабе атомов, в масштабе ботинка или астероида; так и схема мозга выглядит иначе, когда вы пристально вглядываетесь в ткани коры.

Когда мы увеличиваем приближение и начинаем разглядывать на картах мозга кластеры нейронов, называемые колонками, мы обнаруживаем замечательное разнообразие и гораздо большее число параметров для исследования, чем представлялось ранее. Рассмотрим пример зрительной карты V1, которая построена в соответствии с координатами сетчатки. Координаты сетчатки – это стандартные пространственные координаты: верх – низ и лево – право. Однако зрение имеет гораздо больше параметров, и некоторые из них тоже отражаются на карте V1. Так, некоторые клетки V1 отвечают на входной сигнал только от левого или только от правого глаза. Другие специфичны в отношении пространственной ориентации (вертикальной, горизонтальной или диагональной) любой линии, находящейся в их рецептивном поле. А третьи реагируют на цвет. Входной сигнал от определенного глаза, угол наклона и цвет – некоторые ключевые параметры, которые мозг использует для осмысления формы, поверхности и глубины картины на основании попадающего в глаз света. Если вы вживляете электрод в область центральной ямки на карте V1, любой из находящихся там нейронов имеет рецептивное поле, соответствующее центру поля зрения человека. Однако интерпретация смысла возбуждения отдельных клеток зависит от того, на какие именно параметры зрительного сигнала реагируют эти конкретные клетки.

При исследовании детальной организации различных параметров карт мозга был выявлен тонкий рисунок. На рис. 33 представлен один и тот же небольшой участок карты V1[267]. В первой рамке изображены полоски, соответствующие нейронам, предпочитающим сигналы от разных глаз. Нейроны в темных участках предпочтительно реагируют на сигналы от левого глаза, а нейроны в светлых участках – от правого глаза. Во второй рамке показано предпочтение к ориентации: светлые участки содержат нейроны, которые предпочитают горизонтальные линии, а темные участки содержат нейроны, предпочитающие вертикальные линии. Затемненные участки в третьей рамке, называемые цветовыми каплями, избирательно реагируют на цвет. Как вы видите, эти предпочтения перекрываются. Например, большинство цветовых капель сосредоточено в центре полос с предпочтительной реакцией на сигнал одного или другого глаза, а это означает, что находящиеся там нейроны лучше всего реагируют на информацию о специфическом цвете, которая поступает от конкретного глаза.

Рис. 33. Тонкая многомерная организация зрительной карты V1, отражающая такие параметры, как источник сигнала (левый или правый глаз), ориентация