Будущее мозга. Как мы изменимся в ближайшие несколько лет

В 1930-х и 1940-х годах канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд начал проводить операции на открытом мозге у больных с эпилепсией, во время которых с помощью электродов он стимулировал различные отделы мозга. Затем он фиксировал и тщательно анализировал ощущения пациентов[16], например, видели ли они вспышки света, слышали жужжание, чувствовали покалывание в какой-либо части тела или двигали ей. Эти наблюдения побудили его составить карту коры головного мозга, на которой он указал области, связанные напрямую с теми или иными сенсорными модальностями. Таким образом, эмпирически была продемонстрирована связь между мозгом человека и его сознанием. Данные результаты, наряду с другими нейропсихологическими исследованиями, описывающими когнитивный профиль пациентов с черепно-мозговыми травмами, способствовали развитию нейробиологии.

Благодаря разработкам в области компьютерных наук и компьютерных методов анализа, проводимых такими исследователями, как англичанин Алан Тьюринг, удалось приступить к процессу по созданию искусственного интеллекта. Затем ученые, такие как американец Фрэнк Розенблатт, сделали первые шаги в построении компьютерного моделирования нейронных цепей головного мозга.

В 1980-х и 1990-х годах появление МРТ и в дальнейшем функциональной МРТ произвело настоящую революцию в науке, поскольку речь шла о технологии, которая позволяет визуализировать анатомическую структуру и работу мозга in vivo

с пространственным разрешением в несколько миллиметров и временным интервалом в несколько секунд. Изучение отделов мозга, вовлеченных в распознавание объектов и отвечающих за распознавание речи, – это лишь немногие аспекты, которые стали возможны для проведения исследований благодаря данной методике. Данные технологии, наряду с другими методами исследований, такими как электроэнцефалограмма, позволяющая измерять электрическую активность нейронов с точностью до миллисекунды, придали импульс развития когнитивной науке, чья основная цель, как мы успели увидеть в начале книги, состоит в изучении взаимосвязи между функциями мозга и сознанием человека.

Совсем недавно были разработаны методы, которые позволяют манипулировать определенными отделами мозга с целью наблюдения за тем, какое влияние это может оказать на процесс познания, чувства и поведение человека. Сегодня мы уже знаем, что сложные когнитивные процессы, такие как речь, память, рассуждения и эмоциональные реакции, не зависят от одной области мозга, а основаны на функционировании сразу нескольких взаимосвязанных нейронных сетей. Области мозга соединяются друг с другом на структурном уровне, то есть посредством аксонов нейронов. Существуют также функциональные связи между активностями различных отделов мозга, которые не обязательно структурно связаны между собой. Различные технологии позволили нам получить эти фундаментальные данные о том, как работает наш мозг и каковы его способности. В настоящее время прилагаются огромные усилия по картированию этих связей и описанию того, как они меняются под влиянием таких патологий, как болезнь Альцгеймера, синдром дефицита внимания с гиперактивностью, депрессия, шизофрения и многое другое.

Одним из методов, проявивших себя как мощный инструмент для определения того, какие области нашего мозга напрямую связаны с различными когнитивными или аффективными процессами, является исследование функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ). Именно благодаря ему мы смогли выявить взаимосвязь между гиппокампом – одной из структур нашей височной доли – и начальными стадиями генерирования памяти. Тем не менее за последние 20 лет произошли радикальные изменения в области резонансных исследований, поскольку поле их интересов переключилось с определения реакции конкретных областей мозга на изучение взаимодействия различных отделов мозга между собой с функциональной точки зрения. Данный сдвиг произошел из-за целой серии исследований, показавших, что, хотя мы и не выполняем в какой-то момент времени конкретную когнитивную задачу (например, решение кроссворда), наша мозговая деятельность даже в состоянии покоя продолжает оставаться последовательной, организованной и даже независимой от содержания наших мыслей.

Развитие технологий в огромной мере способствует и улучшению медицинской практики. К примеру, компания IBM разработала суперкомпьютер под названием Watson

– компьютерную систему искусственного интеллекта, способную отвечать на различные вопросы. Это стало возможным благодаря тому, что Watson хранит внутри себя огромную базу данных, поступающую сразу из нескольких источников, таких как словари, энциклопедии, новостные ленты и т. п. Например, в него был встроен алгоритм по изучению миллионов медицинских карт и других источников данных, чтобы помочь практикующим врачам подобрать наилучший вариант лечения для пациентов со сложной клинической картиной заболевания.