Атлас мозга человека – как это работает?

Что было сделано?

В эксперименте приняло участие семь добровольцев, говорящих на английском языке (включая самого Гута). Каждый из них пролежал два часа в томографе… слушая радио. Да-да, самые обычные радиопередачи The Most Radio Hour, где разные люди рассказывают о своей жизни. В два часа укладывалось примерно полтора десятка таких историй.

15 рассказов, 25 000 слов. Из них 3000 уникальных – неплохой словарный запас для начала. Томограф, в котором испытуемые проводили по 120 минут, был весьма мощным, а программное обеспечение – настолько качественным, что удалось вычленить реакцию мозга на каждое отдельное произнесенное слово. «Вишенкой на торте» стало «контрольное измерение» реакции на набор из 985 самых распространенных слов в английском языке.

Оказалось, что мозг реагирует именно на значение слова, а не на его звучание, когда слышит связную речь. То есть на слова с похожими значениями реагируют одинаковые зоны коры головного мозга. Но нет одного конкретного места, где бы обрабатывалась речь. Более того, на слова, имеющие несколько разных значений, реагируют несколько разных зон мозга.

Результат работы представлен в виде карты мозга, на которую нанесены слова. Все эти слова сгруппированы в семантические категории: визуальное, тактильное, цифровое, пространственное, абстрактное, временное, профессиональное, насильственное, общее, ментальное, эмоциональное и социальное.

Что интересно, семантические поля головного мозга располагались примерно там же, где и функциональные. Ну, например, слова из «визуальной» группы – «красный», «круглый» и тому подобное, расположились примерно там, где мозг обрабатывает визуальные изображения.

Еще один важный результат: конечно, у каждого из нас есть различия. Однако, несмотря на них, общая схема «атласа слов головного мозга» у всех испытуемых оказалась более-менее схожей.

Зачем это нужно?

Конечно, читать мысли таким образом мы не сможем (как и в результате январского исследования, когда ученые научились различать по электроэнцефалограмме, на что смотрит человек – на дом или на лицо). Но эта работа открывает возможности коммуникации с людьми, которые уже совсем не могут говорить. Это пациенты с боковым амиотрофическим склерозом, с «синдромом запертого тела» и так далее. Более того, эта работа открывает новые перспективы для изучения языка – его устройства и происхождения.

Как это было сделано

Но как мы узнаём, какая область мозга «работает» в какой момент? Сказать «томограф видит» – означает не сказать ничего. Тем более что каждый из нас, ложась в МРТ, получает на выходе набор срезов мозга или другого участка тела без какой-либо активности. Что же для этого надо?

Для этого нужна еще одна маленькая буква «ф» перед аббревиатурой МРТ, превращающая метод в функциональную магнитно-резонансную томографию. Если быть точным, нам нужна BOLD-функциональная магнитно-резонансная томография (BOLD – blood oxygenation level dependent contrast, или контрастность, зависящая от степени насыщения крови кислородом).

Все мы знаем, что для того, чтобы улучшить картинку МРТ, иногда применяют контрастные препараты. Обычно это сложные органические вещества с включением парамагнитного атома гадолиния, который прекрасно «светится» на МРТ. Но, оказывается, таким контрастом может служить… кровь!

Дело в том, что чем активнее работает та или иная область мозга, тем больше приток крови к ней и тем больше требуется оксигенированной (насыщенной кислородом) крови. Где оксигенированной крови больше – там сигнал сильнее, где меньше – там он слабее. В итоге, настроив определенным образом томограф и его программы, можно видеть на МРТ активность головного мозга.

Британские ученые и зона любви

Когда МРТ попало в руки нейроученых и людей, занимающихся когнитивными науками, наступил расцвет «новой френологии». Подобно тому, как в XVIII-XIX веках делали выводы о характере по строению черепа человека, последние 10-15 лет научную печать захлестнула область работ типа «Британские ученые нашли зону мозга, отвечающую за любовь!»

Хотя на самом деле, конечно, нужно помнить, что такой заголовок в прессе означает только то, что ученые зафиксировали, какие области мозга активизируются, когда влюбленный испытуемый смотрит на портрет любимой или любимого. Не меньше, но и не больше.

Алексей Паевский, главный редактор портала «Нейротехнологии.РФ», специально для «Правмир»