Мозг: прошлое и будущее - Алан Джасанов

Все эти примеры, начиная с опроса Хук и Фара и кончая работами Борегара, показывают, что исследования фМРТ вполне можно примирить со сверхъестественными представлениями о разуме или душе. Словно мы, применяя фМРТ, чтобы приподнять завесу тайны над нашей ментальной жизнью, видим примерно то, что хотим. Хотя одни считают, что мозг порождает разум, а другие – что разум контролирует мозг, участие в этом мозга никого не удивляет. Даже Рене Декарт, чье имя стало синонимом дуализма, утверждал, что дух взаимодействует с телом через крошечную структуру в мозге – так называемое шишковидное тело. Сканирование мозга не дает информации, которая позволила бы доказать или исключить подобное взаимодействие между разумом и мозгом, и поэтому не может служить основой для разграничения между дуализмом и физикализмом. Чтобы понять, почему, давайте приоткроем завесу тайны над самими методами сканирования мозга и присмотримся к тому, какие знания они нам дают.

* * *

Современное сканирование мозга родилось в скучной больничной палате в Уимблдоне, неподалеку от тех мест, где проводят знаменитый теннисный турнир. Первого октября 1971 года женщина средних лет улеглась на спину на высокие носилки и согнула колени. Ее голова исчезла в большом прямоугольном ящике примерно метр на метр и толщиной в 25 см, стоящем на ребре на массивной станине. К одному ребру квадрата была подсоединена цилиндрическая капсула, которая плавно бегала от одного угла к другому, будто приманка на собачьих бегах. После каждого пробега капсулы квадрат, резко дернувшись, поворачивался вокруг головы пациентки. Капсула бегала, квадрат поворачивался, и этот ритм повторялся снова и снова – будто работал огромный неуклюжий часовой механизм. Через пять минут квадрат совершил вокруг головы женщины пол-оборота. В соседней комнате, набитой электроникой космической эры, на компьютерном экране мелькала картинка: белый овал на черном фоне. Темное, со слабо просматривающейся текстурой ядро овала было рассечено надвое туманной светлой полосой, но с одной стороны симметрия была грубо нарушена маленьким черным пятном[193]. Все это было похоже на картину Миро, но на самом деле представляло собой первый клинический скан мозга, а получили его Годфри Хаунсфилд и его коллеги при помощи прототипа рентгеновского КТ-сканера. У дамы с портрета была опухоль мозга – темное пятно в овале. Впоследствии ее удачно прооперировали, что было бы невозможно без этого блестящего достижения научного прогресса – сканирования мозга.

Основной принцип КТ – измерение рентгеновской проницаемости исследуемых тканей подо всеми возможными углами и во всех возможных положениях; установка Хаунсфилда позволяла сделать это при помощи собачьей приманки и вращающегося квадрата, в которых были установлены источник и детектор рентгеновских лучей. Затем изображение реконструировалось при помощи математического алгоритма. Однако КТ дает статичные изображения. В некоторых случаях КТ помогает выявить причины когнитивных расстройств, поскольку находит поврежденный участок, но она не показывает, что делает мозг во время сканирования.

Первые сканы мозга, позволяющие наблюдать биологические процессы в динамике, получались с использованием радиоактивных меток. Эти вещества почти аналогичны природным биологическим или фармакологическим молекулам, и, когда их вводят в организм при помощи инъекции или пациент принимает их внутрь, они занимают те же места и делают то же самое, что и их нерадиоактивные близнецы. Кроме того, радиоактивные метки испускают гамма-фотоны, которые легко проходят сквозь биологические ткани. Поскольку это излучение можно зарегистрировать неинвазивно даже при крайне низких дозах меток, риск побочных эффектов сведен к минимуму. Метки, которые называются «излучатели позитронов», испускают два гамма-фотона одновременно, что обеспечивает особенную пространственную точность и чувствительность метода. Трехмерные изображения этих молекул удалось получить при помощи позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ), который изобрели в 1975 году Майкл Тер-Погосян, Майкл Фелпс и их коллеги из Университета имени Вашингтона в Сент-Луисе[194]. ПЭТ-сканирование быстро стало основой нескольких методов, позволяющих картировать те или иные аспекты мозговой деятельности. Один из них дает возможность наглядно рассмотреть метаболизм мозга при помощи позитрон-излучающей версии глюкозы (сахара) крови, главного источника энергии для нашего организма[195]. Радиоактивный агент 18F-фтордезоксиглюкоза (ФДГ) накапливается в тканях мозга пропорционально расходу глюкозы. Повышение радиоактивности ФДГ можно наблюдать и делать заключение, какие области мозга особенно активны, по крайней мере с точки зрения «потребления топлива». Другой метод функциональной ПЭТ применяет радиоактивные метки, которые запускаются в кровоток – [15О] – меченую воду и [13N] – меченый аммиак, – и таким образом измеряет перемены в мозговом кровообращении[196]. Усиление кровообращения вызывается активностью нейронов, а значит, приводит к притоку меток в активные области мозга. Колебания кровообращения труднее интерпретировать в терминах нейронных механизмов, зато возникают они быстрее, чем измеримые изменения скорости обмена веществ. Аналогично работают и другие методы – при помощи радиоактивных меток, специально созданных для взаимодействия с теми или иными ферментами или рецепторами, исследуются конкретные нейрохимические процессы с участием этих ферментов или рецепторов.

Многие первые методы ПЭТ широко применяются и по сей день, их арсенал пополнился и методами с использованием новых меток. Например, в число недавних открытий вошла разработка ПЭТ-меток, выявляющих патологическую картину болезни Альцгеймера, – над их созданием работали Уильям Кланк и другие ученые из Питсбургского университета[197]. Однако изучение при помощи ПЭТ различных видов мозговой деятельности имеет свои недостатки. В частности, ПЭТ-сканы обладают довольно грубой зернистой пространственной структурой, то есть у них низкое разрешение. Для них типичен размер пикселей в несколько миллиметров, а значит, каждая точка на ПЭТ-скане соответствует десяткам тысяч клеток, а иногда затрагивает не один отдел мозга. А главное, ПЭТ-сканы делаются чудовищно медленно по сравнению с мозговыми процессами наподобие восприятия или мышления. Даже самые высокоскоростные эксперименты с функциональной ПЭТ требуют на создание одного скана около минуты, то есть почти в тысячу раз больше, чем требуется, чтобы узнать кого-то в лицо, и примерно в пять раз больше, чем потребовалось на всю игру в шахматы-блиц чемпиону мира Магнусу Карлсену, чтобы победить Билла Гейтса[198].