Войны мозга. Научные споры вокруг разума и сознания

Участникам предлагали представить себе, как они двигают ведущей рукой, пока они видели аналоговое изображение текущего уровня активности в соматомоторной коре. Им было также дано задание усилить активность в этой области мозга. Посредством тренинга участникам удавалось улучшить свой контроль активности мозга, анатомически специфичный для соматомоторной коры. После тренинга, пользуясь одними только двигательными изображениями, участники могли по своей воле усиливать активность этой зоны мозга сравнимо по величине с соматомоторной активностью, измеренной во время реальных движений ведущей рукой. Примечательно, что участники могли сохранять контроль над соматомоторной активностью даже после того, как к ним переставала поступать информация с рвфМРТ.

В другом исследовании Кристофер Дешарм и его коллеги применяли тот же подход, чтобы приучить участников контролировать уровень активности в ростральной передней поясной коре (рППК), участке мозга, известного своей связью с восприятием боли[94]. Участникам пришлось учиться усиливать (активировать) и ослаблять (деактивировать) активность рППК в процессе получения болезненной термостимуляции. Примечательно, что успешная активация деятельности рППК – в процессе применения болевых термальных раздражителей, – привела к субъективно более высокой оценке боли; и наоборот, эффективная деактивация – к более низким оценкам уровня боли.

Другие исследования нейрофидбека с применением рвфМРТ показали, что здоровый человек способен быстро научиться контролировать области мозга, участвующие в визуальном и слуховом восприятии. Возможно, основанный на рвфМРТ тренинг нейрофидбека в конце концов будут применять для улучшения деятельности – стимуляции активности в участках мозга, к примеру, связанных с памятью. В будущем нейрофидбек на основе рвфМРТ может также найти применение в лечении тревожных и депрессивных расстройств.

Дж. Пол Гамильтон, нейробиолог из Стэнфордского университета, вместе с коллегами недавно выяснял, можно ли с помощью нейрофидбека с применением рвфМРТ управлять активностью субгенуальной передней поясной коры (сППК)[95]. Считается, что этот отдел передней поясной коры участвует в создании эмоциональных состояний и имеет отношение к глубокой депрессии. В своем исследовании Гамильтон с коллегами предложили восьми женщинам снизить активность сППК, усилив позитивный настрой. Тем удалось. Следовательно, есть вероятность, что структуры мозга, в работе которых при депрессивных расстройствах наблюдаются отклонения, можно контролировать с помощью нейрофидбека с применением фМРТ в режиме реального времени.

Однако нейрофидбек – лишь одно из применений НКИ, нейрокомпьютерных интерфейсов.

* * *

Мэтт Нейгл был парализован от шеи и ниже после того, как ему нанесли колотую рану. В 2005 году он стал первым человеком, управлявшим искусственной рукой при помощи НКИ. Имплантат с 96 электродами был размещен на поверхности двигательной зоны его мозга, над участком, связанным с его ведущей левой рукой и ногой. Этот имплантат также позволил Нейглу мысленно управлять телевизором и проверять электронную почту[96].

Сначала НКИ выявляет изменения в сигналах мозга, которые отражают намерение пользователя, затем переводит эти изменения в сигналы, отдающие команду об осуществлении желаемого действия. Основная задача НКИ – восстановить движение, зрение и слух, частично или полностью утраченные. Эти каналы коммуникации связывают разум и мозг пользователей с их окружением, позволяют учиться управлять внешними устройствами – теми же программами для обработки текстов, выключателями, инвалидными колясками, телевизорами и нейропротезами[97].

Системы НКИ могут управляться электрофизиологическими сигналами, которые считывают с кожи головы или напрямую из мозга. К примеру, человек может научиться пользоваться активностью СМР, используя различные виды двигательных образов, чтобы подавать сигналы «да» или «нет» курсору на компьютерном экране или нейропротезу руки[98]. В настоящий момент системы НКИ приносят пользу главным образом людям с серьезными двигательными нарушениями, препятствующими произвольному управлению мышцами. Такие нарушения наблюдаются у людей с травмами позвоночника, боковым амиотрофическим склерозом (БАС, также известным как болезнь Лу Герига), тяжелыми церебральными параличами, мышечной дистрофией и острыми заболеваниями, вызывающими обширный паралич (тот же «синдром запертого человека»).

Ближе к концу 90-х годов ХХ века немецкий нейробиолог Нильс Бирбаумер и его коллеги разработали «ментальную пишущую машинку» для пациентов с БАС. Эти пациенты были обучены создавать медленные корковые потенциалы (МКП) – отрицательную или положительную поляризацию ЭЭГ – по команде, воспринимаемой на слух. При достижении более чем 70 % контроля пациенты видели буквы и слова на экране компьютера или слышали, как их произносит текстовый редактор. Пациенты вызывали МКП после появления желаемой буквы – и так, буква за буквой, создавали слова[99].