Нейробиология здравого смысла. Правила выживания и процветания в мире, полном неопределенностей

После того как были описаны характеристики нейронов, возникла необходимость выяснить, как они объединены и расположены в мозге. Задолго до изобретения функциональной магнитно-резонансной томографии, которая позволила получать изображения мозга в высоком разрешении и в реальном времени и сопоставлять специфические функции мозга (например, во время прослушивания музыкальных произведений или решения математических задач) с определенными его областями, в самом начале XIX века один из моих любимых пионеров в исследовании мозга Франц Йозеф Галль уже начал картографировать функциональные зоны мозга человека. Галль был так увлечен изучением, что не замечал, как его исследование тормозится отсутствием оборудования для создания изображений. Казалось, что пусть и ограниченных, но уже накопленных им знаний и безграничного воображения достаточно для осуществления этой задачи. Он предположил, что размер скоплений клеток на выпуклостях коры головного мозга прямо пропорционален способностям человека. Он имел в виду не те «вздутия», о которых мы говорили во введении, а те неровности и выпуклости, что «украшают» череп каждого человека. Например, у людей с хорошо развитым чувством времени такая выпуклость якобы гораздо больше, чем у тех, кто постоянно опаздывает. После того как Галль стал сотрудничать с коллегой, обладавшим предпринимательской жилкой, Йоганном Шпурцхаймом, его идеи оформились в целое направление, получившее название «френология». В США даже появились эксперты, которые перед приемом на работу оценивали потенциальных кандидатов по схемам Галля[58]. В итоге отсутствие доказательств (то есть настоящих выпуклостей мозга) остановило распространение френологии, но стремление узнать о специфических областях мозга и связанных с ними функциях как можно больше осталось.

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.