Почему ПЭТ?

Почему ПЭТ?

Сейчас[24], когда я увидела многие сотни «наших» (назовем их так условно) позитронограмм, я еще раз убедилась, как была права, мечтая об этом современном чуде, о возможности комплементарных исследований, где сведения о событиях в целом мозге дополняются знаниями о том, что происходит в его микрообъемах. Ощущение «стены» в возможностях познания мозга полностью не прошло, но стена отодвинулась, стала дальше, и может быть, на многие годы.

Здесь я буду писать о возможностях так называемой неинвазивной технологии: у нас – ПЭТ. Но обязательно постараюсь написать в этой же книге, что мы знаем о «Зазеркалье», о том, что там, за той невидимой стеной, перед которой сейчас еще притупляются наши возможности объективного изучения мозга.

Не всегда легко объяснить, когда в науке что-то знаешь раньше того, что видишь. Как в этом случае быть с господином Фактом? Истинное движение вперед в науке очень редко связано просто с накоплением «кирпичиков» и с гипотезой, из них построенной, не выходящей за их ширину, толщину и высоту. Хотя кто не знает, как этой «кирпичиковой» наукой гордятся те, кто за неимением пред-видения в науке строит ее именно таким образом, да еще с великой гордостью и отрицанием значения предвидения. Хотя, конечно, я не против кирпичиков и кирпичных зданий (в том числе и научных, особенно если они подтверждают озарения, доступные другим).

Так вот. Япония, 1988-й… А до нее Америка, 1987-й. ПЭТ – где-то рядом, со мной общаются владельцы ПЭТ, они рассказывают – а я вижу, знаю, что можно еще… И говорю, говорю об этом – так, наверное, ведут себя люди с навязчивыми идеями.

Вскоре появляются публикации, не наши[25], но которые могли бы быть нашими, если бы прибор был у нас раньше. Ну, ничего, утешаю я себя, здесь, в изучении мыслительных и, в частности, речевых процессов, мы свое возьмем, пусть как угодно далеко уйдут «богачи» – ранние владельцы ПЭТ. Ведь мы – долгожители в проблеме «Мозг и мышление».

Итак, почему ПЭТ?

Если вернуться мысленно к началу 60-х годов, когда мы впервые применили для лечения и диагностики прием долгосрочных вживленных электродов, то, безусловно, и тогда мы знали, что о состоянии живого мозга человека придется судить по его микроучасткам, презентативность которых определяется лишь предварительным их выбором. Выбором на основе того, в общем, не очень многого, что было известно о принципах, механизмах и организации мозга к тому времени. Как видно из предыдущих глав книги, удалось не только накопить обширный материал, но и построить на его основе концепции о работе здорового и больного мозга человека, в том числе и об организации мыслительной и эмоциональной деятельности. Естественно, как в любом сверхсложном вопросе – а таковым может быть практически все касающееся организации мозга человека, – полиметодичность нейрофизиологических исследований, давая исключительно много в понимании местных событий, как бы психологически даже отвлекала от огромного недостатка данной методологии – суждения о состоянии мозга по отдельным, пусть и функционально важным, микрозонам его. Хотя, забегая немножко вперед, следует сказать, что возможности ПЭТ не только не поколебали, но подтвердили обобщения «нашего» нейрофизиологического инвазивного периода. И все же это стало ясно позднее. А тогда, когда принципиальные возможности прорыва в понимание организации мозга с помощью инвазивного приема были методологически освоены и, по большому счету, почти исчерпаны, хотя, естественно, великое множество частностей оставалось неизвестным, жизненно нужна была комплементарная методология.

Иными словами, нужна была методика, позволяющая получать представление о том, что происходит во всем объеме мозга. И даже не о том, что уже произошло, а именно о том, что происходит. Я подчеркиваю эти различия потому, что о том, что уже произошло в мозге, можно судить на основе использования КТ (рентгеновской компьютерной) и МРТ (магниторезонансной) томографии (здесь не имеется в виду ФМРТ, предоставившая исключительные возможности для изучения функционирующего мозга).

На сегодня одной из оптимальных техник для суждения о том, что происходит в мозге, является ПЭТ. Сущность ее метода состоит в чрезвычайно высокоэффективном слежении за распределением в мозге исчезающе малого (порядка 1010 атомов) количества радиоактивного изотопа, внедренного в биологически значимое вещество, метаболизм которого предполагается исследовать. Таким веществом может быть 18-фтордезоксиглюкоза – в этом случае изучаются закономерности потребления энергии, Н215O-вода – здесь исследуется локальная скорость мозгового кровотока и т.п. Динамика распределения радиофармпрепарата в зависимости от вида выполняемой деятельности отражает тот или иной вид включения различных областей мозга в ее обеспечение. Пространственная разрешающая способность метода – у нас пока около 6 мм (предел – около 2 мм), временна?я для глюкозы – около 40 минут, для мозгового кровотока – 40 секунд. Исследования проводились на ПЭТ-камере производства Scanditronix AB (Швеция) PC 2048-15В.

На срезах-сканах последовательно открывается весь мозг, видны его более или менее активные зоны, неактивные и сверхактивные. Эти последние или отражают болезнь, или, если речь идет именно о сверхактивности, активацию этих зон заданной деятельностью.

На основе возможностей ПЭТ вполне реально, при применении различных функциональных проб, построение функциональных макрокарт всего мозга. Элементы макрокарт такого рода широко публикуются не только в научной литературе, но и в центральных американских газетах. Это действительно еще один прорыв – возможность увидеть в пространстве всего мозга области, имеющие значение для обеспечения речи, счета, опознания слов и соответственно речевой памяти и многого, многого другого. И может быть, не имей мы многолетнего «нейрофизиологического разговора» с мозгом, мы были бы более чем счастливы в результате этих чужих находок. Мы и сейчас радуемся им и глубже понимаем то, что видим теперь сами на основе прошлого опыта.

Уже в самом начале нашей работы на ПЭТ по изучению данной проблемы мы увидели, что при выполнении добровольцами тестов на восприятие и произнесение слов не у всех высвечивались обе классические зоны – Брока и Вернике. Даже эти, казалось бы, весьма «жесткие» зоны могли выдавать «сюрпризы». Так, у здорового добровольца X на ПЭТ-сканах в условиях вполне соответствующих тестов активировалась зона Брока, а у здорового добровольца Y – зона Вернике. В первом случае молчала зона Вернике, во втором – Брока. И хотя анатомически здесь не все концы с концами абсолютно сходятся, можно заподозрить, что и эти зоны могут объединять в себе и контроль восприятия, и контроль речевого ответа, и, по-видимому, как сейчас проясняется, не только это. Однако здоровый доброволец Z вполне уложился в схему учебника, равно как и ряд других.

Дальнейшие наши и многочисленные зарубежные исследования с помощью неинвазивной техники действительно показали принципы и частности мозгового обеспечения самых разных аспектов речевой функции.

В материалах 2-й Международной конференции по функциональному картированию мозга человека (Бостон, 1996) в большом числе работ представлены данные о современном состоянии вопроса о мозговом картировании подавляющего большинства высших функций человека. Изменения при психологических тестах наблюдались преимущественно в левом полушарии и также преимущественно в области височной коры. В зависимости от характера тестов вовлекались и многие другие отделы коры не только левого, но и правого полушария, различные структуры подкорки и мозжечка. Накопление базисных данных и общий уровень исследований позволяют сейчас проводить уже детализацию функциональных свойств различных зон мозга. Это в большой мере определяется конструированием соответствующих психологических тестов и повышением разрешающей возможности метода.

В исследованиях, проводимых у нас в Институте мозга человека РАН (С.-Петербург)[26], при зрительном предъявлении связного текста и задании последующего пересказа его мы наблюдали множественность зон активации и в левом, и в правом полушариях. Зарегистрирована преимущественная активация левого полушария: первичная слуховая кора, верхняя височная извилина – слуховая ассоциативная кора (поля Бродмана 22 и 38), зона Вернике – височная доля с угловой и надкраевой извилинами (поля Бродмана 22, 39, 41, 42), первичная моторная кора и соматосенсорная кора (прецентральная и постцентральные извилины) (поля Бродмана 1, 3, 4), лимбическая кора: задние отделы цингулы (поле Бродмана 23), инсула. В правом полушарии нет активации угловой и надкраевой извилин, есть активация в переднем отделе цингулы (поле Бродмана 24). Из подкорковых структур активированы таламус справа и амигдала слева.

Детализация в рамках этой проблемы опубликована нашим сотрудником В.А. Воробьевым с соавторами[27] из того же Института мозга человека. Исследования были специально нацелены на изучение мозгового обеспечения орфографических и синтаксических аспектов речи. Показано, что медиальная экстрастриарная кора (главным образом, слева) вовлекается в произвольную и непроизвольную обработку орфографической структуры (при зрительном предъявлении слов). Задние отделы левой височной коры (зона Вернике) наиболее вероятно принимают участие в произвольной обработке семантики и менее вероятно – в обработке синтаксической структуры. В соответствии с нашими предыдущими данными, нижняя часть фронтальной коры действует как связующее звено между системами произвольного и непроизвольного семантического анализа. Предложена гипотеза, что синтез семантической и синтаксической информации происходит на основе взаимодействия активности передней части верхней височной и нижней лобной зон левого полушария, с возможным дополнительным участием передневерхней височной зоны правого полушария. Что же касается нижней части фронтальной коры, то одни из первых данных о ее связи с семантикой относятся к 1988 г. М. Познер опубликовал результаты своих исследований[28], которые позволили выявить в лобной доле (приблизительно в области поля 46 по Бродману) «центр семантики». Эта зона реагировала на пробы, задачей которых было опознание смысла. Однако из 10 испытуемых лишь у 7 обнаружилась активация этой зоны. Трое решали те же задачи при иной организации мозга. У нас эта зона первоначально обнаружилась в нейрофизиологических исследованиях. Некоторые ее свойства нами описаны[29] и будут приведены в этой главе позднее.

Более широкое, чем представлялось ранее, распространение в коре зон, обеспечивающих обработку языковой функции, готовых или потенциально готовых участвовать в этом процессе, было показано Д. Бавелье (D. Bavelier)[30], что также полностью подтвердило наши более ранние работы, проведенные с помощью инвазивной техники. Обнаружение такого распределения указанных выше зон в данной работе оказалось возможным с помощью ФМРТ 4 тесла. Использование новейшей техники позволило проследить динамику изменений в мозге при психологическом тестировании.

Каждый, кто варьировал психологические задания, описывал соотносимые прежде всего с этими изменениями перестройки мозговой структурной организации системы обеспечения деятельности. Очень иллюстративно это положение рассматривается в работах М. Познера, Я. Абдуллаева, В. Шарлот и др.[31] У нас в Институте мозга человека в работах по изменению направленности внимания с помощью ПЭТ[32] показано, что этот фактор может оказывать поразительное влияние на пространственную организацию зон активации при одинаковых психологических пробах. Показано, что при полной идентичности предъявляемых стимулов направленность внимания на восприятие слуховых или зрительных стимулов радикально меняет паттерн возбуждения мозговых структур. При зрительной направленности внимания возбуждение преимущественно сконцентрировано в экстрастриарной коре, а при внимании к слуховым стимулам возбуждены височные области, фронтальная кора, инсула, поясная извилина, чечевицеобразное и хвостатое ядра. Показана асимметрия активации некоторых структур в зависимости от «правой» или «левой» направленности внимания.

С помощью неинвазивной техники проводится анализ тех расстройств функций мозга, понимание механизмов которых до сих пор было крайне затруднительно, если не невозможно[33].

В некоторых работах исследовалась мозговая мозаика при изменении эмоционального состояния[34], изучались нейроанатомические корреляты счастья, грусти, отвращения. Регистрировалось повышение активности в таламусе и медиальной префронтальной коре, передних и задних височных структурах. Состояние счастья отличалось от грусти большей активностью вблизи вентрально-медиальных отделов лобной коры. Рассматривая эту работу как предварительную, авторы все же считают возможным различать с помощью ПЭТ области положительных и отрицательных эмоций. Соотносимые находки описаны М. Филлипсом и др.[35] Е. Рейман[36] предположил, что на ПЭТ можно увидеть разницу между эмоциями, вызванными внешними и внутренними факторами. Исследуя роль эмоциональной нагрузки слов, Р. Мэддок и М. Буонокоре[37] обнаружили в исследовании с помощью ФМРТ, что слова, содержащие угрозу, в сравнении с нейтральными, активировали заднюю область cingulate gyrus слева в 8 из 10 субъектов, причем активация была наиболее выраженной в retrosplenial области. При сравнении узора активации, вызванного нейтральными словами, с результатами теста, не содержащего слов, обнаружилась двусторонняя активация височных и лобных областей без активации cingulate области. Авторы обсуждают возможную роль задней области cingulate коры в процессах обеспечения эмоций, памяти и расстройств типа тревожности.

Сейчас, когда новые возможности изучения мозга человека сделали эту область науки едва ли не самой «густонаселенной территорией», невозможно и не нужно в отдельной главе представлять результаты всех или хотя бы большинства исследований по применению неинвазивной техники для изучения физиологии высших функций мозга и обсуждение всех связанных с этим проблем. Идея представленного выше – в приведении примеров, демонстрации возможностей, сходства и различия результатов ПЭТ-исследований. Важно представлять себе, что сейчас оказалось возможным (и проводится!) исследование мозговой организации действительно самых разных аспектов психической деятельности человека, и в том числе мозговой организации таких процессов и явлений, как логика, воображение, творчество и т.д.

Каковы же основные представления, сформулированные в течение последних ста лет при исследовании мозга, и в том числе – в периоды первого и второго прорывов в проблеме нейрофизиологии высших функций? Одним из наиболее общих принципов работы мозга, по-видимому, следует признать сформулированный в начале XX в. условно-рефлекторный (по Павлову), или сочетательно-рефлекторный (по Бехтереву), во всех его возможных вариациях.

Спор о приоритете – сложный. Свой приоритет, несмотря на признание более ранних западных работ, Павлов очень активно отстаивал. Однако по существу формированием условных рефлексов у животных («дрессировка») Бехтерев занимался уже в 80-х годах прошлого столетия. До сочетательных рефлексов Бехтерев говорит о психорефлексах, о сложных рефлексах, а сам термин «сочетательные» (рефлексы) несет две смысловые нагрузки (сочетание раздражителей и сочетательные волокна в мозге). Именно с этих позиций Бехтерев уже в самом начале XX в. (1904) рассматривает психические процессы человека.

«В более сложных нервно-психических процессах мы имеем как бы дальнейшее усложнение центральной реакции, сопутствуемой элементарным ощущением или чувствованием. Это усложнение заключается в том, что центральная реакция, развиваясь далее, передается в другие центры нервно-психической деятельности, где путем переработки и сочетания с соответствующими мышечными ощущениями превращается в иной род реакции, выражающейся представлением, которое оставляет по себе след в форме воспоминательного образа, способного к оживлению.

Далее представление, являющееся сопутником дальнейшего развития центральной реакции, благодаря существованию ассоциативных связей между различными областями головного мозга, вступает в сочетание с другими воспоминательными образами пережитых ранее подобных же центральных реакций, образуя собою более сложные продукты нервно-психики, которые также не лишены материальной основы. Эти новые продукты, в свою очередь, обнаруживают способность к взаимному сочетанию, комбинации и разложению на свои составные части и, возбуждая центробежные импульсы, переводятся на символы языка, выражаясь словами, или же приводят к развитию тех или других психодвигательных или психосекреторных явлений, в какой бы части тела и в какой бы форме они ни обнаруживались, чем, собственно, и завершается в наипростейшей форме весь цикл нервно-психического движения» (Бехтерев В.М. Объективная психология и ее предмет. СПб., 1904. С. 723).

И если даже не акцентировать вопрос о приоритете, нельзя не признать, что в изучении мозга человека заслуги Бехтерева исключительно весомы. Мечта Бехтерева об объективном изучении мозговых явлений, лежащих в основе психической жизни человека, сейчас сбылась. Однако пришла эта реальность не через сочетательные или условные рефлексы. Ее принес современный технологический прогресс при общении с человеком в процессе исследования на языке человеческого общения, при применении психологических тестов.

С философской точки зрения провозглашение условно-рефлекторного принципа должно рассматриваться как существенное достижение. В изучении человеческого мозга (где исключительно велика заслуга идей и полиметодичных исследований Бехтерева) этот принцип нужно принимать во внимание при рассмотрении мозговой организации любой высшей деятельности, хотя, конечно, не следует возводить его в абсолют. Можно подчеркнуть идейную преемственность этих позиций с более ранними работами Лайкока и Сеченова[38], утверждавших рефлекторный принцип в деятельности мозга человека, и, может быть, с еще более ранними – Декарта (R. Descartes, 1648, цит. по Brazier, 1984).

Однако открытие рефлекторного, условно-рефлекторного (или сочетательно-рефлекторного) принципа выявляет скорее нашу общность с животным миром, чем нашу уникальность. Если рассматривать более ранние работы Бехтерева[39], принцип развития сознания в филогенетическом ряду также, скорее, роднит весь животный мир, хотя Бехтерев подчеркивает, что местом сознательных процессов у человека являются исключительно мозговые полушария с их узлами. Более близкими науке именно о мозге человека оказываются раскрытые позднее механизмы, хотя их философское, методологическое значение существенно меньше.

При прямом точечном контакте с мозгом, когда записывались практически все виды физиологической активности в покое и при реализации разных видов деятельности, в том числе и мыслительной, некоторые механизмы мозга проявлялись в ходе подтверждения исходных гипотез. А на некоторые, причем весьма значимые, механизмы исследователи буквально наталкивались. Например, именно так вошел в наши знания мозговой механизм, который в научной литературе описывается как наличие индивидуально формирующихся у некоторых мозговых систем звеньев разной степени жесткости и который по существу свидетельствовал о возможности – и реальности – осуществления одной и той же деятельности не обязательно одной и той же, а пространственно различающимися мозговыми системами. Этот важнейший мозговой механизм, открытый нами в 1966 г.[40], далее постоянно подтверждался. Исследования с помощью ПЭТ вновь утвердили эти данные и показали, сколь существенно могут разниться мозговые системы, конечный результат деятельности которых один и тот же, исходное руководство к действию – идентично[41].

В начале изучения мозговой организации мыслительной деятельности мы, естественно, шли почти ощупью, хотя, оглядываясь назад, кажется, что все было просто. Теперь ясно, что так и нужно было идти, конечно, избегая тех ошибок, которые мы делали, по пути, на котором были щедро разбросаны и радости и разочарования. Сейчас трудно сказать, что стимулировало больше – наверное, и то и другое. Итак, жесткие и гибкие звенья. Как мы пришли к этой гипотезе? Действительно, через восторг и отчаяние, сменившееся далее ровной, восходящей уверенностью в правомерности предположения об удивительной мозговой системе обеспечения мышления.

Больным паркинсонизмом (тогда, в 60–70-х годах), эпилепсией, фантомно-болевым синдромом лечение проводилось медикаментами, в тяжелых случаях иногда вживлялись множественные электроды для выбора наилучшего места лечебного электролизиса, а позднее – лечебной стимуляции. Стремились не только помочь справиться с симптомами основного заболевания, но и не привнести лечением вреда. Для этого дополнительно к основной лечебно-диагностической схеме лечения проводились исследования соотношения мозговых зон с мыслительными функциями и эмоциональными реакциями. Регистрировались физиологические показатели жизнедеятельности мозга (электросубкортикограмма, медленные потенциалы, импульсная активность нейронов и др.), которые далее обрабатывались с помощью все более удачных приемов извлечения полезной информации из шума – активности, связанной с заданным действием, на фоне основной. В качестве заданий предъявлялись психологические пробы самого разного типа, но всегда такие, к которым можно было найти аналогичные и сформировать собственно тест из многих проб. Далее проводилась тривиальная процедура получения суперпозированных данных, где, в случае если данная зона мозга была связана с реализуемой деятельностью, развивалось отличие активности в период реализации пробы от основной (фон). Если нет – отличие не прослеживалось (естественно, речь шла о статистически достоверном отличии). Какое удивительное чувство мы испытывали, помечая на карте мозга зоны, ответившие изменением своей активности на психологический тест! Однако, в соответствии с неписаными правилами физиологических наблюдений, через день мы повторили исследование. Получилась также карта активных зон, но в основном – других. Лишь одна-две зоны были те же, что и в предыдущем исследовании. Так с чем же мы столкнулись? Хорошо, что, получив такие неожиданно противоречивые результаты, мы не прекратили исследования. Подтвердилось, что какие-то зоны вели себя вполне воспроизводимо. А в большинстве зон мозга воспроизводимые изменения были скорее исключением, чем правилом.

Состояние больных день ото дня менялось – лекарства, лечение другими методами. Менялась и обстановка исследования – кто-то отсутствовал, кто-то новый появлялся. Все знали, что мозг – исключительно чувствительный орган, «но не до такой же степени?!» Оказалось – именно до такой. Направленно меняя условия наблюдения, мы тогда – да с тех пор и многократно – подтвердили наличие постоянно реагирующих при какой-то определенной мыслительной деятельности зон – мы назвали их жесткими звеньями системы. И наличие других зон, реагирующих или никак не проявляющих себя в зависимости от условий исследования, – мы обозначили их как гибкие звенья. Иными словами, одна и та же задача могла решаться мозгом различно! Этот принцип – наше огромное богатство, богатство возможностей думать в тишине павловской башни молчания, в шуме толпы и у Ниагарского водопада. И только тогда, когда вас что-то раздражает или сильно радует – иными словами, когда включается эмоциональная сфера, – ход мыслей может нарушаться. Но этому есть уже объяснение, результаты физиологических исследований показывают, каков механизм этой помехи… Однако это уже другой вопрос, здесь не рассматриваемый[42].

Еще до работы с ПЭТ представление об особой мозговой системе обеспечения мышления, состоящей из жестких и гибких звеньев, могло бы считаться теорией. Но, в моих глазах, такое звание – теория – вполне правомерно присвоить этим представлениям сейчас, когда оно подтверждается практически в каждом исследовании по дальнейшему изучению мозговых основ мышления с помощью ПЭТ и другой аналогичной по возможностям техники.

Сейчас к сходным представлениям пришел Хорвиц с соавторами[43], а сходные факты в своей обобщающей работе представляет Роланд[44]. Это – один из важнейших механизмов надежности мозга, возможности достижения правильного конечного результата мыслительной деятельности относительно независимо от внутренних и внешних помех. Разрушение (болезнь, травма) многих гибких мозговых звеньев систем организации сложной деятельности первоначально чаще всего восполнимо, но постепенно лишает мозг богатства его возможностей. Очень важно для клиники, что по крайней мере некоторые, казалось бы не обязательные, не значимые, звенья системы обеспечения, например, речевой функции могут при необходимости взять на себя ведущую роль, определить возможность восстановления речи при необратимой гибели главного звена соответствующей системы – в частности, зоны Брока.

В обеспечении разных видов деятельности, и в том числе мыслительной, мозг обладает еще целым рядом механизмов надежности, увеличения его возможностей. Речь здесь идет о явной или латентной полифункциональности очень многих нейронных популяций, которая может присутствовать исходно (явная) или проявляться при изменении химических модуляционных влияний (латентная)[45]. И наконец, не ставя перед собой здесь задачу перечисления всех механизмов надежности работы мозга, упомянем привлекший сейчас большое внимание ученых механизм детекции ошибок.

Впервые феномен детекции ошибок – детектор ошибок – был открыт нами в 1968 г.[46] С тех пор различные аспекты вопроса рассматривались нами в большом числе публикаций и в главах ряда монографий[47].

Было показано, что в мозге имеются нейронные популяции, которые на какую-то данную сложную деятельность не реагируют; реагируют на ее правильное выполнение; реагируют и на правильное, и на ошибочное выполнение задания. И наконец, отдельные нейронные популяции реагируют именно при ошибочном выполнении деятельности, будь то в связи с дефектом восприятия (ранняя реакция) или с дефектом реализации (поздняя реакция). Такие нейронные популяции были обнаружены нами первоначально в подкорковых структурах. Позднее такие же нейронные популяции были обнаружены нами и в коре.

Детектор ошибок активизируется при рассогласовании деятельности с ее планом, точнее – с хранящейся в мозге матрицей (понятно, что вряд ли он активируется при ошибках в деятельности творческой).

Если прислушаться к себе, то окажется, что мы все давно знакомы с детектором ошибок; иногда как бы слушаемся его, иногда пренебрегаем им. То и другие желательно делать в меру: слишком большая покорность детектору ошибок, может привести к тяжелому состоянию – синдрому навязчивости, нередко трудноконтролируемому. Наоборот, пренебрежение его «советами» может привести также к тяжелым последствиям, хотя в этом случае как бы внешним. Как это бывает в реальности? Приведу случай типичный, хотя и не единственно возможный.

Вы выходите из дома и уже готовы захлопнуть дверь. И в этот момент у вас появляется чувство, что не все в порядке, вы что-то забыли или забыли что-то сделать. Дверь еще не закрыта, все поправимо. Вы возвращаетесь (несмотря на суеверный страх – «дороги не будет»). И находите случайно вынутые из кармана ключи от квартиры, или невыключенный утюг, или что-то еще, достаточное для того, чтобы произошла серьезная неприятность. Ай да детектор ошибок, могли бы подумать вы, если бы знали, что это он помогал вам. На следующее утро вы уже сознательно останавливаетесь у уже открытой двери и вспоминаете: что? Мысленный обзор дома, все в порядке – вы уходите. А послезавтра уходите из дома, как уходили всегда. Это – счастливый конец, детектор сработал, вы его послушались, но не подчинились ему.

Другая возможность. Наступило завтра. Дверь открыта, но вы снова закрываете ее изнутри и обходите дом. В общем-то все в порядке, но всегда можно найти какую-то забытую мелочь или просто вещь, которую показалось нужным взять с собой. Послезавтра – то же самое. И через некоторое время вы – раб детектора. Развивается подчиненность желанию возвращаться, да и не один раз. Вы опаздываете на работу, в институт – словом, туда, где надо быть вовремя, но это уже не проходит. Надо лечиться, и как можно скорее. Вначале могут помочь психотерапия и некоторые так называемые малые транквилизаторы. Но очень мало людей сразу обращается в этой ситуации к врачу. Обращаются тогда, когда жизнь становится невмоготу, когда в мозге под командованием детектора ошибок уже сформировалась матрица патологических действий. Лечение возможно, но теперь это уже очень не просто.

А вот второй случай. «Да ничего я не забыл, все взял, все так. И вообще – надо торопиться». А утюг… Или газ… Наименее трагично кончается что-то вроде забытых ключей, если есть запасные: в противном случае надо вскрывать дверь, что, естественно, в этот момент кажется очень неприятным. Дальнейшее – дело характера. Ведь человек в 99 и 9 в периоде процента случаев не знает о детекторе – страже выполнения привычных действий в соответствии с планом-матрицей, зафиксировавшейся в мозге для облегчения жизни в стереотипных ситуациях. А нестереотипные? А творческая работа? Вот уж здесь нет детектора ошибок. Здесь вы свободны – и от оков, и от защиты.

На эту тему можно было бы написать если не роман, то хотя бы повесть. Но – не здесь.

Детектор ошибок был заново «открыт» при некоторой вариации нейрофизиологической методики (вызванные потенциалы, а не динамика нейронной активности) рядом исследователей, причем был назван совершенно так же – детектор ошибок[48].

Несколько ранее принципиально то же явление было описано (и приобрело очень широкое звучание) Наатаненом[49] и обозначено как Missmatch Negativity. По существу речь идет о рассогласовании с планом, появлении неожиданного элемента для матрицы-схемы ситуации или действия. Феномен этот оказался более изучен благодаря энтузиазму Наатанена, а также потому, что являлся основной задачей его лаборатории, а в нашем случае – лишь интересной находкой на пути широкого изучения нейрофизиологических механизмов психики.

Тема механизмов мозга поистине неисчерпаема. Здесь, пожалуй, целесообразно для стимулирования интереса к вопросу привести лишь еще один тип наших наблюдений, как и многое в сложной проблеме, может быть, нуждающийся в дальнейшем изучении. Речь идет о пространственно преимущественно тормозных реакциях коры и преимущественно активационных реакциях подкорки при активации в коре только зон, имеющих первостепенное значение именно для данной деятельности. Такого рода соотношение наблюдалось нами в ходе реализации различных психологических проб[50]. Это проявлялось по окончании периода первоначальной генерализованной активации как ориентировочной реакции, являющейся одним из главных механизмов самосохранения мозга[51]. Если приведенные данные будут подтверждаться[52], придется, может быть, пересматривать многие из уже сложившихся представлений о корково-подкорковых соотношениях в обеспечении мыслительной деятельности.

В процессе онтогенеза внешняя и внутренняя среды человека, его социальная и личная жизнь, его обучение, беды и радости заполняют первоначально преимущественно еще «белую карту» (серую кору) мозга. Иногда они при необходимости перестраивают ее, даже переносят центры организации какой-то определенной деятельности из одного полушария в другое. Строят системы из жестких, постоянных или почти постоянных, и гибких, переменных, звеньев. Перестраивают их пространственно лишь приблизительно одинаково у разных лиц, за исключением генетически (и соответственно анатомически) запрограммированных зон (так называемых проекционных).

Вероятно, как в анатомическом атласе возможен либо индивидуальный, либо усредненный мозг, так и при функциональном картировании можно получить наиболее часто встречающуюся и соответственно наиболее вероятную функциональную карту мозга – или функциональную карту индивидуального мозга.

Общение с мозгом в нейрофизиологических исследованиях научило ставить вопросы и получать ответы, научило нейропсихофизиологическому диалогу. Сейчас, по прошествии нескольких десятилетий, кажется, что решение лежало на поверхности. Но именно этот диалог требовал не только выделения нейронных разрядов на фоне физического и физиологического шума, что при регистрации импульсной активности нейронов не так уж, казалось бы, и сложно, но и конструирования тестов, удовлетворяющих по крайней мере трем основным требованиям: адресации к определенной мыслительной деятельности (определенным мыслительным процессам); возможности конструирования в соответствии с принципами построения теста достаточного количества отдельных психологических проб для последующей обработки статистической значимости результатов и, наконец, такой продолжительности пробы с возможностью разделения ее на этапы, при которой и больной (или волонтер), и компьютер оказываются в определенном для данной ситуации режиме. Большой вклад в конструирование психологических тестов, которые мы используем сейчас, внес С.В. Медведев.

Более всего нейрофизиологических исследований на сегодня проведено при изучении мозговой организации различных аспектов речи, речевого мышления, принятия решений, хотя проводились и давали очень интересные результаты пробы на арифметические операции и т.д.

Переход к изучению мыслительных процессов с помощью позитронно-эмиссионной томографии, а особенно попытка объединения двух комплементарных подходов – сугубо локального и глобального, указанного выше нейрофизиологического и нейрохимического, – оказался осуществимым при пересмотре психологических тестов в соответствии с теми же основными условиями. При этом бо?льшую часть тестов стало возможным «перенести» из одной методической ситуации в другую и, таким образом, использовать их в обеих системах исследования. Так, с минимальными изменениями сохранился тест для изучения мозговой организации восприятия смысла фраз, дифференцирования их грамматической правильности и смысловой насыщенности при грамматически правильном и грамматически искаженном построении.

Как указывалось выше, первые исследования мозговой организации мыслительной деятельности с помощью ПЭТ были проведены не нами. Основным в этих работах было обнаружение более широкого, чем это предполагалось, представительства речевых зон в коре больших полушарий. Сам по себе этот факт был известен нам ранее (на основе изучения импульсной активности нейронов при речевых пробах) и также ранее уже использовался для ЛЭС мозга у больных с последствиями травмы и инсульта. И тем не менее демонстрация широкого представительства речевых зон порадовала нас, как подтверждение столь важных для клиники фактов[53].

Маленькое отступление.

Почти ко всему можно адаптироваться, но нужно ли?

Недавно в очень агрессивной форме нас упрекнули в незнании – или нецитировании – работ ряда иностранных авторов. Сделано это было в письме в редакцию практически в прокурорском тоне, с очень явной и сильной жаждой крови. Нашей крови. В этой конкретной ситуации наши оппоненты были кое в чем правы, если не считать совсем недавнего клинического применения метода, хотя и разработанного, действительно, ранее, да и еще более ранних работ на ту же тему других авторов. С обилием литературы и ее не всегда легкой достижимостью такого рода событие хотя и грустно, но тем не менее не неожиданно. Однако откуда агрессивность? Вот в этом мы виноваты сами. Мы более или менее спокойно начали относиться к тому, что престижные журналы печатают статьи престижных авторов как приоритетные, не цитируя ранее опубликованных, в том числе и на английском языке, русских работ. Не зная их? Маловероятно, так как те же авторы по менее принципиальному поводу приводили наши работы. Не стоит перечислять все подобные ситуации. Их, к сожалению, немало. Однако о некоторых стоит упомянуть. В данном случае речь идет о статье Халгрена (Halgren), напечатанной в «Nature» сразу же после отклонения аналогичной нашей статьи. В чем наша ошибка, а точнее – вина перед собой и соотечественниками? В том, что мы не предъявили претензий ни журналу, ни автору. А речь шла в данном случае о гораздо более принципиальном событии – об обеспечении кодирования слов в мозге, которое в предисловии к нашей статье в «Brain and Language»[54] было определено редактором как находка уникальная. В ситуации с детектором ошибок произошло то же, что и с некоторыми другими нашими находками. Используя ту же терминологию, что и мы (случайность?), авторы не сослались на наши работы и приписали себе наше открытие…

Суть возможных претензий – в нецитировании большого числа наших нейрофизиологических статей, опубликованных на английском языке в международных журналах («Annual Review», «Journal of Psychophysiology», «EEG and Clinical Neurophysiology», «Clinical Electroencephalography», «Biomedical Science», «Neuroscience Letters» и др.). Неплохо было бы создать что-то вроде международной комиссии по приоритетам и взаимной этике ученых. Но справедливости ради надо сказать, что в целом нас много цитируют, и речь сейчас идет только о намеренном умалчивании при «повторных» открытиях.

Значимыми событиями в ПЭТ– и далее ФМРТ-изучении мыслительных процессов оказывается сейчас многое. Я полагаю, что следует подчеркнуть в этом плане обнаружение зоны в лобной области, активирующейся при реализации проб, связанных с опознанием их смысла. Надо сказать, что в данном случае подтверждено и расшифровано было это явление с помощью нейрофизиологического подхода, причем именно в этом случае наиболее полно проявились и недостатки, и достоинства нейрофизиологических возможностей. Сначала о недостатках. Без данных ПЭТ, только на основе изучения динамики импульсной активности нейронов в области концов электродов, было подробно описано, что происходит в данной, в том числе и в той же, что и в наблюдениях Познера и др., зоне мозга. Однако отсутствие в этом случае сведений о том, что происходит в других, в том числе и близлежащих, структурах, не позволяло определить значение данной структуры как своего рода «главной» или хотя бы весьма значимой в процессе.

И в то же время именно в этой ситуации ПЭТ не отвечает даже на, казалось бы, простейший вопрос: что, хотя бы глобально, происходит в зоне, проявляющейся активацией на ПЭТ? Преобладают ли процессы возбуждения или, более того, активация на ПЭТ отражает возбуждение? Или то, что мы видим на ПЭТ как активацию, есть также весьма активный процесс, но другого знака – тормозный? Или активация на ПЭТ – сложное, комплексное явление, где в самой зоне протекает целый ряд макро– и микропроцессов? Что же касается исследования динамики импульсной активности нейронов мозга при психологических пробах, то именно в этом случае удается наблюдать, точнее, – хочешь не хочешь – наблюдаются дифференцированные в пространстве, во времени и разные по направленности реакции (имеется в виду учащение или урежение разрядов нейронов в популяции). Здесь целесообразно, как пример, детально привести данные о динамике импульсной активности в той же зоне лобной области, где Познер и соавторы наблюдали на ПЭТ активность типа «семантического центра», которую у наших волонтеров в сходных условиях реализации психологических тестов позже наблюдали и мы.

В области поля 46 (по Бродману) наблюдалась дифференцированная реакция импульсной активности нейронов на ПСГ на предъявление абстрактных и конкретных слов, которой до сих пор в других отделах мозга не наблюдалось. Еще дифференцированнее была реакция на пробы с предъявлением грамматически правильных осмысленных фраз, фразоподобных грамматически верных проб, осмысленных словосочетаний с «испорченным» грамматическим строем и, наконец, фразоподобных проб, не имеющих смысловой нагрузки и не подчиненных правилам грамматики. На протяжении пространства записи ИАН (импульсная активность нейронов) с трех электродов, находящихся на расстоянии 2 мм друг от друга, регистрировались: достоверная реакция только на грамматически правильную фразу; только на осмысленное словосочетание (фразу) и, наконец, как бы обобщающая реакция – на грамматически верное бессмысленное словосочетание, на семантически нагруженную, но грамматически «испорченную» фразу без значимой реакции на бессмысленное словосочетание, составленное без соблюдения грамматических правил. Пожалуй, самой интригующей была реакция на грамматически правильный осмысленный тест – она по своей пространственно-временной динамике как бы включала реакцию нейронной популяции на смысл и на построение фразы.

Создавалось впечатление, что по крайней мере в пределах 6 мм коры (разрешающая способность данной записи) происходил и анализ составляющих речи, и более глобальное восприятие ее. Хотелось бы, естественно, по старой традиции сказать: происходит и анализ, и синтез речевого мышления; но, не насилуя факты, можно говорить лишь о большей или меньшей дифференцированности реакций, о вычленении из речи ее составляющих. Однако, также не отступая от фактов, можно говорить и об оценочных реакциях как результате индивидуального опыта человека. Действительно, дифференцированная реакция в зависимости от характера «ошибок» фразы или ее правильности может расцениваться как результат сравнения с эталоном и даже реакции, как следствие согласия или, наоборот, конфронтации с ним. Аппарат сравнения – по-видимому, одно из базисных свойств высших функций мозга, а возможно – и мозговых функций вообще. Как известно, определенным отделам мозга (в частности, нижневнутренним отделам височной доли) приписывается функция сравнения (компарации) как основная. Ряд мозговых зон имеет существенное отношение к процессам памяти, в частности, к процессам считывания из памяти.

Весь опыт моего и моих сотрудников «личного» общения с работающим мозгом человека не свидетельствует против этих фактов, дополняет их, показывая, что память и функции, а отсюда – и компарация пространственно (анатомически) теснейшим образом связаны. Нет, по-видимому, звена системы «функционального центра», который бы не был «центром» (одним из центров!) памяти данной функции. Можно повторить уже сказанное нами о распределенности памяти: по отношению к мозгу человека это лишь в очень небольшой мере генетически детерминировано, а преимущественно – результат повседневного индивидуального опыта. Следовательно, нарушения памяти, в частности возрастные, – скорее всего, результат общих нарушений жизнедеятельности мозга.

Не исключено, однако, что с возрастом и с развитием общих нарушений жизнедеятельности мозга острее все же проявляется «наиболее слабое» звено в общемозговой организации памяти – нижневнутренние отделы височных долей. Есть ли какие-либо основания оценивать эти области мозга как «слабые» звенья?

Те, кто изо дня в день годами снимает электроэнцефалограммы, знают, как нередко признаки дизритмии обнаруживаются именно в области кожных проекций височных долей. Нередко этому есть клинический и/или поведенческий эквивалент – факты эти известны, описаны многими («по поводу и без повода»). Это, по-видимому, наша общечеловеческая плата за прямохождение и соответствующие изменения положения костей головы плода (сжатие) во время родов, при котором одними из наиболее уязвимых областей являются именно эти, нижневнутренние, отделы височных долей…

Но то, что представлено выше, в виде вставки, – мысли автора, прямого отношения к данному тексту не имеющие. А может быть, все же имеющие? Тогда – еще одна «вставка».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.