Страница 3 из 11
Для моей приятельницы Розалинды каждое число имеет определенное положение в пространстве, а каждый день недели окрашен в свой цвет (см. илл. 1 на цветной вставке). Но, может быть, это просто метафоры? Я никогда не испытывал ничего подобного. Почему я должен верить ей, когда она говорит, что это ее непосредственные, неконтролируемые ощущения? Ее ощущения относятся к явлениям внутреннего мира, которые я никак не могу проверить.
Поможет ли большая наука неточной науке?
Точная наука становится "большой наукой"[13], когда начинает использовать очень дорогие измерительные приборы. Наука о мозге стала большой, когда в последней четверти XX века были разработаны томографы для сканирования мозга. Один такой томограф обычно стоит более миллиона фунтов стерлингов. Благодаря чистому везению, оказавшись в нужное время в нужном месте, я получил возможность пользоваться этими аппаратами, когда они еще только появились, в середине восьмидесятых.[14] Первые такие аппараты были основаны на давно внедренном принципе рентгеноскопии. Рентгеновский аппарат может показать кости внутри вашего тела, потому что кости намного тверже (плотнее), чем кожа и мягкие ткани. Подобные различия плотности наблюдаются и в мозгу. Окружающий мозг череп обладает очень высокой плотностью, а плотность тканей самого мозга намного меньше. В глубине мозга находятся полости (желудочки), заполненные жидкостью, они обладают самой низкой плотностью. Прорыв в этой области произошел, когда была разработана технология аксиальной компьютерной томографии (АКТ) и был сконструирован АКТ-сканер. Этот аппарат использует рентгеновские лучи для измерения плотности, а затем решает огромное число уравнений (для чего требуется мощный компьютер) и строит трехмерное изображение мозга (или любой другой части тела), отражая различия в плотности. Такой прибор впервые позволил увидеть внутреннюю структуру мозга живого человека – добровольного участника эксперимента.
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.
13
"Большая наука" (big science) – дорогостоящие научные исследования, в которых задействованы крупные научные коллективы (разговорный термин в современном английском). — Примеч. перев.
14
Решение Медицинского исследовательского совета закрыть Центр клинических исследований, в котором я в течение многих лет работал над проблемой шизофрении, побудило меня рискнуть и существенно изменить направление своих психологических исследований. Впоследствии и Медицинский исследовательский совет, и Трест Уэллкома проявили высокую степень дальновидности, оказывая финансовую поддержку новым исследованиям в области энцефалографии. — Примеч. авт.
15
Не подумайте, что я и правда понимаю, как работает МРТ, но вот один физик, который понимает: J.P. Hornak, The Basics of MRI ("Основы MPT"), http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/index.html. — Примеч. авт.
16
В 1928 году у одного человека была обнаружена необычная аномалия, связанная с кровоснабжением затылочной части мозга. Когда он открывал и закрывал глаза, можно было услышать, как меняется ток крови, поступающей в зрительную зону мозга. — Примеч. авт.
17
Эта новаторская работа была выполнена в Скандинавии. Давид Ингвар и Нильс Лассен разработали самую первую методику функционального сканирования человеческого мозга. Для своего первого исследования они вводили радиоактивные вещества в сонные артерии друг друга! Впоследствии Пер Роланд воспользовался модификацией этого метода, не столь опасной для испытуемых, для исследования работы мозга людей, которые представляли себе, будто они выходят из своего дома и идут по улицам. — Примеч. авт.