Фрэнсис Эшкрофт - Искра жизни. Электричество в теле человека
Функциональная магнитно-резонансная томография является ценным инструментом изучения работы мозга, поскольку этот метод можно применять для обследования добровольцев, находящихся в сознании. Он показал, как меняется характер электрической активности мозга во время сна, при анестезии, при эпилепсии и при выполнении обыденных задач вроде обучения, запоминания, разговора и даже обдумывания. Простое сканирование мозга человека, когда ему задают вопросы, показывают картинки или просят подумать о чем-нибудь, позволяет идентифицировать активную область мозга. Попросите кого-нибудь подумать об игре в теннис, и поступление крови к двигательной области коры головного мозга возрастет при мысли о взятии свечи или о сильной подаче. Области Брока и Вернике включаются, когда вы говорите, подтверждая то, что было обнаружено при обследовании больных с поврежденным мозгом, а центры удовольствия резко активизируются, когда курильщик думает о сигарете.
Технология сканирования мозга изменила наши представления о работе мозга и том, что мы думаем о самих себе. Однако не следует забывать, что даже самая маленькая область мозга, которую позволяет различить сканирование, содержит многие сотни или тысячи нейронов и регистрируется (косвенно) лишь их суммарная активность. Поэтому существует огромный разрыв между нашими глубокими и детальными знаниями о том, что происходит на уровне отдельной нервной клетки, и представлениями о взаимосвязанной работе нервных клеток, порождающей электрическую активность мозга.
МРТ- и ПЭТ-сканеры являются также бесценными диагностическими инструментами в клинической практике. Они позволяют выявлять поврежденные области мозга, опухоли и участки мозга, с которыми связаны эпилептические припадки. В случае операции наличие детальной картины с точным расположением проблемного участка и его связями с ключевыми областями мозга снижает вероятность побочных повреждений.
Не так давно группа ученых из Кембриджского и Льежского университетов показала, что можно связываться с мозгом людей напрямую, если просто попросить мысленно ответить на заданный вопрос «да» или «нет», а потом проанализировать томограмму. Не то чтобы можно определить, думает ли человек «да» или «нет», но если вас приглашают поиграть в теннис и вы соглашаетесь, то можно зарегистрировать реакцию двигательной области коры вашего мозга, а если вам предлагают показать, где находится ваш дом, а вы не хотите этого делать, то возбуждается совсем другая область мозга. Локализация активности мозга настолько характерна, что даже неопытный наблюдатель может идентифицировать ответ испытуемого почти со 100%-ной точностью. Хотя такая возможность общаться с кем-нибудь кажется довольно фантастической, еще более невероятным является тот факт, что четыре из 23 больных в устойчивом вегетативном состоянии могут давать правильные ответы на вопросы при условии, конечно, что они сохранили по крайней мере минимальное сознание и способность слышать, но полностью отрезаны от мира в результате абсолютной неподвижности и отсутствия возможности даже моргать. Как мозг видит
Исследования ясно показывают, что разные области мозга специализируются на разных функциях. Загадка заключается в том, как мозг кодирует и обрабатывает информацию и как разные части мозга взаимодействуют друг с другом. Хотя мы очень далеки от полного понимания этих процессов, в последние полвека достигнут значительный прогресс. Возьмем для примера зрение.
Зрение — это результат взаимодействия между глазами и мозгом, поскольку для чувственного восприятия одних органов чувств недостаточно. Откройте глаза, и вы увидите трехмерный цветной мир, однако на сетчатке реально формируется бесцветное, искаженное и перевернутое изображение, которое она преобразует в мириады электрических сигналов. Они в определенной мере обрабатываются в глазу, а затем передаются через зрительный нерв в мозг, различные области которого выполняют роль ретрансляционных и обрабатывающих станций. В конечном итоге информация в виде электрических импульсов поступает в зрительный центр коры головного мозга, находящийся в затылочной части.
Здесь электрические сигналы объединяются, формируются зрительные образы, здесь же происходит их осмысление. Нервные клетки, которые реагируют на один и тот же тип зрительных сигналов, сосредоточены в одной и той же части зрительного центра коры головного мозга. Разные нейроны выполняют разные задачи. Одни нервные клетки, по-видимому, специализируются на детектировании движения, другие активируются, только когда в поле зрения оказывается лицо человека, а третьи, называемые зеркальными нейронами, возбуждаются, когда выполняется определенное действие и при наблюдении, как это действие выполняется другими. После распознавания зрительного образа сигналы поступают в миндалевидное тело — эмоциональный центр мозга, где оценивается значимость этого образа. Кто к вам приближается — любимый человек или грабитель? Или это автобус, которого вы ждете? А может быть, вы просто любуетесь красивым пейзажем?
Вы должны затем решить, требует ли то, что вы видите, какого-либо действия. С этой целью сигналы посылаются в префронтальную кору, исполнительную область мозга, где принимается решение, например, помахать рукой, чтобы остановить автобус. В этом случае сигналы направляются в двигательную область коры, которая приводит в действие необходимые мышцы руки. Таким образом, сигналы, поступающие от глаз через зрительный нерв, приводят к генерированию шквала сложных сообщений, которые мгновенно передаются из одной части мозга в другую и обратно. Не забывайте, что мы еще не коснулись того, как зрительная информация интегрируется с информацией от других органов чувств и как складывается всеобъемлющая чувственная картина мира или как эта картина остается в памяти.
Глазам, конечно, нельзя полностью доверять. Мы не всегда видим именно то, что нам кажется, как показывает множество оптических иллюзий. Этот эффект используют многие художники. Зрительное восприятие ненадежно в силу того, как наш мозг обрабатывает информацию. Мы непрерывно предсказываем мир, предполагаем, например, куда отскочит мяч в игре, чтобы поймать его до того, как он коснется земли. Когда модели, которые мы конструируем в голове и по отношению к которым мы оцениваем чувственную информацию, не соответствуют реальности, возникают иллюзии. В левой части рисунка, приведенного далее, мы видим несуществующий треугольник, поскольку наш мозг подсознательно дорисовывает отсутствующие линии. В центре рисунка в соответствии с законами перспективы железнодорожное полотно сужается с удалением, и в результате нам кажется, что светлые полоски имеют разный размер, даже если кто-то говорит, что они одинаковы. На рисунке в правой части мы можем видеть либо два лица, либо подсвечник, но не то и другое одновременно. Понятно, что изображение не меняется, — это просто наш мозг так интерпретирует его. Как показывают такие иллюзии, наше восприятие реальности является результатом совместной деятельности мозга и органов чувств.
Это особенно легко продемонстрировать на примере цветного зрения. Белая бумага выглядит белой даже при желтом свете, поскольку мы привыкли к тому, что она белая. Удивительные картины Патрика Херона показывают, что мы судим о цветах в зависимости от окружения, в котором они находятся. Тот же желтый, например, выглядит иначе, когда находится рядом с другими цветами. Древние художники пользовались этим феноменом, чтобы создать иллюзию цвета, для которого не было подходящей краски (например, для розовато-лилового цвета). Мы можем даже видеть цвет, которого нет: черно-белое изображение кажется цветным, когда его быстро вращают. А если нарушается кровоснабжение зрительного центра коры головного мозга, то мир становится серым — такое иногда случается с боксерами после травм головы.
Слепота не всегда является результатом повреждения глаз. Она может наступить при повреждении областей мозга, отвечающих за обработку зрительной информации, например в результате инсульта. Любопытно, что некоторые люди, которые не могут ничего видеть и считают себя слепыми, способны правильно «угадывать», кто сидит за столом перед ними, или правильно выбирать предмет, когда их просят об этом. Такое «слепозрение» показывает, что мы можем видеть предметы, не осознавая этого. По всей видимости, существует как минимум два пути обработки зрительной информации в мозге, один из которых является осознанным, а другой нет. На что мы обращаем внимание
Мозг непрерывно фильтрует поступающую в него информацию. Посмотрите. Фактически в фокусе находится только центр нашего поля зрения, однако мы видим все поле и очень резко. Это происходит потому, что наши глаза постоянно движутся, фокусируясь на разных частях поля зрения, а мозг складывает эти части в цельную картину. Мы даже не подозреваем о том, что это происходит, поскольку мозг отсекает все зрительные сигналы в то время, когда глаза движутся. Это объясняет, почему, когда мы смотримся в зеркало, сами не видим, как глаза непрерывно поворачиваются туда-сюда, но сторонний наблюдатель видит. Аналогичным образом вы не замечаете разговоров вокруг, а слышите только человека, с которым разговариваете, если, конечно, никто не произносит ваше имя, и тогда вы резко переключаете внимание. Наша способность воспринимать самую важную информацию и отбрасывать всю остальную очень ценна, но она может также вводить нас в заблуждение.
