Нейробиология здравого смысла. Правила выживания и процветания в мире, полном неопределенностей - [21]
Сегодня мы с помощью больших сканеров можем отследить активность мозга человека при разных видах деятельности. Благодаря сканерам, основанным на технологии функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), мы получаем прекрасные цветные изображения самых активных участков мозга во время выполнения человеком специфических задач. Тщательное изучение снимков человеческого мозга и качественные лабораторные исследования подопытных животных дают ценную информацию о функционировании отдельных областей мозга. Хотя у ученых до сих пор больше вопросов, чем ответов, они уже смогли точно определить, какие участки мозга отвечают[59] за сон, осторожность, страх, зрение, слух, голод, движение и речь. С точки зрения эволюционного развития природа сохранила один шаблон для производственного отдела мозга. Например, у крыс, моих основных подопытных, основные области в мозге расположены так же, как у человека, хотя между нами имеются уникальные различия. Но об этом мы поговорим позже. Помимо изображений, полученных с помощью МРТ, технический прогресс добавил в арсенал нейробиологии еще несколько замечательных методов, подобных диффузионной спектральной томографии, которая позволяет проследить связи между участками мозга. Эти связи иногда называют «белым веществом», потому что клеточный материал окрашен в жемчужно-белый цвет. Еще один метод, CLARITY («ясность»), разработанный Карлом Диссеротом из Стэнфордского университета, позволяет удалить из ткани липиды, сделав мозг настолько прозрачным, что окрашенные области становятся видны целиком[60][61]. По мнению Гарвардского нейробиолога Джеффа Лихтмана, который для реконструкции нейронов использует 3D-моделирование[62], сложность новых методов построения изображений состоит в том, что они производят огромное количество данных. Чтобы проиллюстрировать цифры наглядно, можно привести его работу по составлению карты нейронных связей мозга мыши. Работая с тонким срезом мозговой ткани размером с крупинку соли, исследователь получил сотню терабайт информации. Для сравнения: сотня терабайт – это примерно 25 000 кинофильмов в высоком разрешении[63]. Учитывая, что такой массивный объем данных был получен после анализа небольшого фрагмента ткани мозга мыши, только представьте, сколько информации будет получено после анализа целого мозга мыши, или, да помогут нам небеса, человеческого мозга, который в 3000 раз больше мышиного!
Подобные исследования, конечно, очень увлекательны, но мы по-прежнему находимся далеко от того, чтобы считать их значимым терапевтическим подспорьем для поддержания мозга в здоровом состоянии. Я уже упоминала, что мощный взрыв в нейробиологических исследованиях в прошлом веке позволил ученым локализовать зоны мозга, отвечающие за отдельные функции. Например, рассмотрим простые категории. Гиппокамп, что в переводе с латинского языка означает «морской конек», отвечает за обучение и память; миндалевидное тело – за страх; таламус – своего рода ретрансляционная станция, которая задействована во многих основных функциях мозга; кора поясной извилины участвует в реакциях, вовлекающих эмоциональные и когнитивные компоненты, а префронтальная кора отвечает за исполнительные функции.
Рис. 5.Строительные блоки мозга: нейронная локализация, организация и интеграция. По мере того как поведение усложняется, например в игре, многие области мозга начинают работать сообща, задействуя одновременно сенсорную систему, движение, эмоции и принятие решений и выдавая соответствующую реакцию. Гиппокамп, миндалевидное тело и кора поясной извилины нередко рассматриваются как часть эмоциональной (или лимбической) системы, префронтальная кора участвует в принятии самых сложных решений, а за сенсорную информацию и моторику отвечает таламус. Два полушария человеческого мозга расположились на верхушке одного мозгового ствола; эти полушария соединяет мозолистое тело. Рисунок Билла Нельсона (Bill Nelson)
На рис. 5 показано, что в здоровом развивающемся мозге все зоны работают сообща, продуцируя сложные реакции, например при игре с кубиками. Но не стоит думать, что эти участки мозга – независимые агенты, наделенные строго определенными функциями. Я хочу еще раз подчеркнуть, что совместная работа всех областей мозга, по всей вероятности, еще более важна для его оптимальной работы. Брайан Баррел в своей увлекательной книге «Открытки из Музея мозга» (Postcards from the Brain Museum) задается вопросом: что конкретно подразумевается под локализацией, когда речь заходит о локализации функций? Даже с самыми подробными снимками и технологически продвинутыми методами многие термины, использующиеся для описания мозга, все еще остаются очень расплывчатыми[64].
Во второй половине XVIII века итальянский физик и физиолог Луиджи Гальвани в ходе одного опыта обнаружил «выключатель» мозга. Он пропустил электрический разряд через отрезанную лапку лягушки, и ее мышцы начали сокращаться, напоминая странный танец. Тогда Гальвани заявил, что разряд активировал естественное электричество, которое обычно существует в теле и проходит по нервам – замкнутым притокам мозга
