Ребекка Шварцлоуз – Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни (страница 45)
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 линий и цвет.
Другие сенсорные карты тоже учитывают дополнительные параметры. Хотя соматосенсорные карты, такие как S1, в целом организованы в соответствии с координатами, задаваемыми поверхностью тела, они отображают и многие другие параметры тактильной информации. К ним относятся разные физические характеристики прикосновения (давление, вибрация и колебание), а также боль, тепло и холод[268]. Эти параметры могут быть специфическими для конкретного существа или конкретной части тела. Например, на картах S1 существ с вибриссами увеличены зоны, которые отображают прикосновение к каждому усику. Если рассмотреть с увеличением одну из таких зон, мы обнаружим большой объем информации об отклонении вибриссы, то есть о ее движении влево и вправо или вверх и вниз по отношению к положению в покое при контакте с предметами, находящимися прямо перед животным. На самом деле в зоне каждой конкретной вибриссы на карте S1 ученые обнаружили еще одну крохотную карту, выстроенную радиальным образом по типу завитка в соответствии с направлениями отклонения вибриссы[269].
Вероятно, вам кажется, что тонкая структура карт мозга сложна для понимания и они напоминают загадки субатомного строения о локализации кварков и электронов. Такие микроструктуры могут быть предметом отдельной книги, однако для наших целей достаточно знать, что мозг в мелком масштабе (порядка десятых долей миллиметра, примерно сотых долей дюйма) имеет одновременно тонкую и сложную структуру. По размеру элементы этой структуры сравнимы с линиями на человеческих отпечатках пальцев, и, как рисунок отпечатков пальцев, паттерны организации карт мозга у всех людей строятся по одинаковым правилам, но каждая уникальна.
В контексте чтения мыслей эта уникальность усложняет ситуацию, как и другие различия между вашим и моим мозгом. Как мы видели, особенности строения наших мозговых карт различаются. Например, у нас могут быть разные когнитивные стратегии и возможности создания мысленных образов. И хотя микроструктура карт вашего мозга организована по тем же правилам и создает тот же рисунок, что и у меня, детальное расположение паттернов уникально. И поэтому, если задача технологии заключается в получении доступа
Я выскажусь откровенно: мы никогда не создадим технологию, которая откроет доступ ко всей информации, отображенной в мозге другого человека. Не потому что этой информации очень много, а потому что она спрятана в бесконечном количестве нейронов, организованных в виде специфических полос, капель и завитков и взаимодействующих между собой специфическим и часто изменчивым образом. Чтобы получить доступ
Упомянутые компромиссы обусловлены тремя специфическими трудностями: насколько четко мы можем регистрировать активность отдельных нейронов, можем ли мы получать информацию от нейронов по всему мозгу и способны ли переносить данный алгоритм с одного уникально устроенного мозга на другой. Рассмотрим первую трудность: нам нужен максимально четкий сигнал от каждого нейрона мозга. Чем ближе мы подойдем к определению активности отдельных нейронов в любой момент времени, тем точнее будет информация, которую мы сможем из этой активности извлечь. Благодаря картам мозга мы много знаем о том, что, вероятнее всего, делают нейроны на основании их расположения в мозге. Но из-за сложной микроструктуры рисунка, такой как полосы или завитки, даже соседние нейроны могут отображать разное. Единственный способ измерить активность отдельных нейронов состоит в том, чтобы ввести электроды непосредственно внутрь мозга. А это сопряжено со вскрытием черепа и физическим воздействием на мозг человека. Это огромный недостаток. Еще один серьезный недостаток заключается в том, что каждый электрод регистрирует активность лишь нескольких нейронов. Достаточно легко ввести в мозг большое количество электродов, однако существует некий практический предел для количества нейронов и участков мозга, к которым можно подвести электроды, не повредив мозг и не убив человека.