Вимірювання активності мозку
Вирішенню проблеми допомогла не структурним томографія. Прогрес в цій області забезпечили функціональні томографи, розроблені через кілька років після структурних. Ці апарати дозволяють реєструвати споживання енергії тканинами мозку. Пильнуємо ми чи спимо, 15 мільярдів нервових клітин (нейронів) нашого мозку постійно посилають сигнали один одному. При цьому витрачається чимало енергії. Наш мозок споживає близько 20% енергії всього тіла, не дивлячись на те що його маса становить лише близько 2% від маси тіла. Весь мозок пронизаний мережею кровоносних судин, по яких і переноситься енергія у формі кисню, що міститься в крові. Розподіл енергії в мозку дуже точно відрегульовано, так щоб в ті ділянки мозку, які в даний момент найбільш активні, її надходило більше. Коли ми користуємося слухом, найактивнішими ділянками нашого мозку виявляються дві бічні області, в яких знаходяться нейрони, які отримують сигнали безпосередньо від вух (див. Іл. 2 на кольоровий вставці). Коли нейрони в цих областях активно працюють, туди надходить більше крові. Цей зв'язок між активністю мозку і локальними змінами кровотоку була відома фізіологам вже більше 100 років, але до винаходу функціональних томографів не було можливості реєструвати подібні зміни. [16] Функціональні томографи для сканування мозку (розроблені на основі методів позитронно-емісійної томографії (ПЕТ), і функціональної магнітно-резонансної томографії ФМРТ) дозволяють реєструвати подібні зміни кровопостачання, що вказують на те, які області мозку в даний момент найбільш активні.
Мал. п.4. Кора головного мозку і її клітини.
Зріз кори головного мозку під мікроскопом і шари нервової тканини, видимі на зрізі.
Мал. п.5. Частини мозку і області кори.
Вгорі показані основні частини головного мозку.
Внизу показані області ( "поля") кори головного мозку по Бродману (мозочок і мозковий стовбур видалені). Поля Бродмана виділені на підставі зовнішнього вигляду ділянок кори під мікроскопом. Номери, присвоєні цих полях, умовні.
Найбільший недолік таких томографів полягає в незручності, які відчуває людина при скануванні його мозку. Йому доводиться лежати на спині близько години, по можливості нерухомо. Єдине, що можна робити, знаходячись усередині томографа, це думати, але у випадку з ФМРТ навіть думати, виявляється, не так-то просто, тому що томограф робить такий шум, ніби у вас під самим вухом працює відбійний молоток. В одному з найперших, новаторських досліджень, що проводилися за допомогою ранньої моделі позитронно-емісійного томографа, випробовуваних просили уявити собі, що вони виходять зі свого будинку і йдуть по вулицях, звертаючи на кожному перехресті наліво. [17] Виявилося, що подібних чисто уявних дій цілком достатньо, щоб викликати активацію роботи багатьох ділянок мозку.
Мал. п.6. Випробуваний, що лежить всередині томографа для сканування мозку.
Ось тут-то велика наука і приходить на допомогу "неточною" психології. Випробуваний, що лежить в томографі, уявляє собі, що він [18] йде по вулиці. Насправді він не рухається і нічого не бачить. Ці події відбуваються лише у нього в голові. Я ніяк не можу проникнути в його свідомість, щоб перевірити, чи дійсно він робить те, про що його попросили. Але за допомогою томографа я можу проникнути в його мозок. І я можу побачити, що, коли він уявляє собі, що йде по вулиці і повертає ліворуч, в його мозку спостерігається активність певного характеру.
Зрозуміло, більшість томографічних досліджень роботи мозку більш об'єктивні. Наприклад, перед очима випробуваного запалюють червоне світло, і він натискає кнопки, при цьому дійсно рухаючи пальцями. Але я (як і деякі мої колеги) завжди більше цікавився стороною роботи мозку, пов'язаної з чисто психічними явищами. Ми виявили, що, коли випробуваний уявляє собі, що натискає кнопку, в його мозку активуються ті ж самі області, які активуються, коли він дійсно натискає її. Якби не томограф, у нас не було б абсолютно ніяких об'єктивних ознак, за якими можна було б сказати, що випробуваний уявляє собі, що натискає кнопку. Ми можемо переконатися в тому, що при цьому не відбувається жодних рухів пальців або м'язових скорочень. Тому ми вважаємо, що він слід нашому вказівкою уявляти собі, що він натискає кнопку, кожен раз, коли чує певний сигнал. Вимірюючи мозкову активність, ми отримуємо об'єктивне підтвердження цього психічного явища. Користуючись функціональним томографом, я, швидше за все, міг би сказати, чи уявляєте ви, що рухаєте ногою або пальцем руки. Але поки що я, швидше за все, не зможу сказати, про який саме пальці ви думали.
Мал. п.7. Результати сканування мозку під час реальних і уявних рухів.
На схемах вгорі показано, як проходять зрізи мозку (у верхній частині і посередині), на яких видно мозкова активність.
На верхніх зрізах показана активність, яка спостерігається, коли випробуваний рухає правою рукою, а на нижніх - активність, яка спостерігається, коли випробуваний тільки уявляє собі, що рухає правою рукою.
Можливо, мені варто було зайнятися не цим, а вивченням зору. Ненсі Кенуішер і її група в Массачусетському технологічному інституті показали, що коли ми дивимося на обличчя (чиє завгодно), у нас в мозку завжди активується певну ділянку, а коли ми дивимося на будинок (який завгодно), то активується іншу ділянку мозку, розташований поблизу . [19] Якщо попросити випробуваного уявити собі побачене кілька секунд тому особа або будівля, в його мозку активуються відповідні ділянки. Коли я лежу всередині сканера в лабораторії доктора Кенуішер, вона може сказати, про що я думаю (якщо я думаю тільки про осіб чи тільки про будинки).
Мал. п.8. Особи і вдома, видимі і уявні.
Мозок (вид знизу), і його області, пов'язані зі сприйняттям осіб і місць.
Активність однієї і тієї ж області збільшується і коли ми бачимо будь-яка особа, і коли ми тільки уявляємо собі будь-яка особа. Те ж саме відноситься до області, пов'язаної зі сприйняттям місць.
Це вирішує проблему психології як "неточною" науки. Тепер нам нема чого турбуватися про неточність, суб'єктивності наших відомостей про психічні явища. Замість цього ми можемо проводити точні, об'єктивні вимірювання активності мозку. Напевно, тепер мені вже не соромно буде зізнатися, що я психолог.
Але повернемося на нашу вечірку. Я не можу втриматися і розповідаю всім про велику науку томографії мозку. Завідуючої відділенням фізики подобається цей новий етап у розвитку психології. Зрештою, саме фізика зробила його можливим. Але професор англійської мови не готова погодитися, що вивчення мозкової активності може щось розповісти нам про людську психіку.
"Колись ви вважали, що у нас в голові фотоапарат. Тепер ви вважаєте, що там комп'ютер. Навіть якщо у вас вийде зазирнути всередину цього комп'ютера, ви залишитеся все з тієї ж побитої моделлю. Звичайно, комп'ютери розумнішими фотоапаратів. Може бути, вони і здатні впізнавати обличчя або механічними руками збирати яйця на птахофермі. [20] Але вони ніколи не зможуть народжувати нові ідеї і передавати їх іншим комп'ютерам. Їм ніколи не створити комп'ютерної культури. Такі речі не під силу машинному розуму ".
Я відходжу, щоб наповнити свій келих. Я не вплутуються в суперечку. Я не філософ. Я не сподіваюся переконати інших у своїй правоті силою аргументів. Я визнаю лише ті аргументи, що базуються на практичному досвіді. І я беруся показати, як зробити неможливе можливим.