Итоги Итоги - Итоги № 45 (2012)

С недавних пор системы биоуправления используются при подготовке атлетов в новосибирской Школе высшего спортивного мастерства, и проходившие сеансы тренингов, как правило, попадали в различные сборные команды России. Разработки новосибирских ученых будут взяты на вооружение и при подготовке спортсменов к сочинской Олимпиаде.

Фактически ученые имеют дело с образцовой моделью, позволяющей протестировать идеальным образом человека в игровой ситуации, создаваемой в виртуальном пространстве. Теперь ученые решили узнать, может ли в принципе человек управлять функциями и посложнее сердечного ритма — например, электрической активностью мозга. Понимание этого процесса приоткрывает дверцу в мир высшей нервной деятельности.

Чтение мыслей

Это уникальное исследование ведется в Международном томографическом центре СО РАН, и в нем в качестве добровольцев уже приняли участие не менее ста человек. Предложили поучаствовать в эксперименте и корреспонденту «Итогов». Все, что мне надо было делать, это поработать головой — в меру тех способностей, что достались от природы. В магнитном поле томографа мне предстояло провести около получаса и за это время выполнить ряд интеллектуальных упражнений. А в соседнем помещении группа исследователей будет наблюдать за тем, как я, а вернее, мой мозг справляется с предложенными заданиями.

Казалось бы, ничего сложного — полеживай себе в томографе. И все же необычность обстановки вносит в мое состояние определенный дискомфорт. В наушниках раздаются то громкий треск, то щелчки, то какие-то мерные постукивания. Время от времени на связь со мной выходит оператор: «Как себя чувствуете? Нормально? Постарайтесь максимально расслабиться».

При помощи системы зеркал я вижу над собой картинки — задачи из так называемых прогрессивных матриц Равена. Задания упорядочены по возрастанию их сложности. В каждой из пяти серий по 12 задач. Надо определить логические закономерности в построении графических объектов и при помощи беспроводной мыши левой кнопкой выбрать вариант решения, который мне кажется верным, а при помощи правой — дать ответ. Сколько времени я трачу на раздумье, столько же мне дается и на отдых перед следующим вопросом. Не знаю, что там у меня происходит в голове и какие извилины включаются в дело, а какие отказываются о чем-либо думать, но от кружков, ромбов, квадратов, представляющих оптические обманки, скоро начинает рябить в глазах. В целом с заданием я справился неплохо, но интересен в данном случае не уровень проявленного мною интеллекта, а то, что происходило у меня в голове. За этим наблюдал руководитель исследования доктор биологических наук, профессор, академик РАМН Марк Штарк. То, чем они занимаются с коллегами, он называет чтением мыслей. Звучит фантастически, но уважаемый ученый не так уж далек от истины.

«Все предыдущие сведения о работе мозга были почерпнуты в основном из четырех источников, — поясняет Штарк. — Первый — это изучение животных. Второй — наблюдение за больными людьми, у которых был поражен тот или иной участок мозга, что внешне выражалось в виде параличей, нарушений речи, памяти. Третий — это огромное количество психологических тестов. И четвертый — операции, когда нейрохирург может видеть, как открытый мозг реагирует на те или иные раздражители. Все эти источники в той или иной степени спекулятивны, поскольку предлагают результаты, полученные вне непосредственного наблюдения за тем, как действует мозг в решении той или иной ситуации».

Технология функциональной МРТ отличается принципиально от всех прочих способов изучения человеческого организма. Главная ее особенность в том, что при исследовании мозговых структур изучается различие в магнитном поле свойств оксигемоглобина — носителя кислорода, и дезоксигемоглобина — продукта, образующегося в момент активности мозга. Эти соотношения отражает BOLD-феномен (blood oxygenation level dependent) — маркер нейронной активности. Что, собственно, происходит в мозге, когда ему подкидывают ту или иную игровую задачку? «Стереотипные или, наоборот, эвристические действия, связанные с решением творческих или игровых задач сопровождаются формированием в мозге новых или реорганизацией существующих нейронных ансамблей, — комментирует Марк Штарк. — Их активность проявляется увеличением локального кровенаполнения мозговой ткани и изменением механизмов регуляции объема и скорости мозгового кровотока. Именно эти феномены регистрируются в магнитном поле».

Какие секреты мозга уже удалось раскрыть благодаря имитации игровой деятельности? К сегодняшнему дню ученые узнали, например, что в формировании выигрышной концепции участвует так называемая поясная извилина — она огибает мозолистое тело, которое представляет собой сплетение нервных волокон, соединяющее два полушария. Ранее существовало предположение, что поясная извилина принимает сигналы от источника эмоционального возбуждения — гипоталамуса. Иногда ее называют специфическим рецептивным органом, ответственным за восприятие эмоций — за то, чтобы изменение уровня гормона в крови превратилось в чувство. Но до сих пор не было ничего известно о том, что поясная извилина участвует в принятии игровых решений. Как не было известно и то, что на определенных этапах эффективного игрового сюжета в дело включается мозжечок, которому всегда приписывали ответственность за функции движения, равновесия, сохранения центра тяжести. Но, оказывается, он нужен при выполнении когнитивных процедур. Это важно, поскольку различные поражения мозжечка сегодня успешно лечатся, а значит, открываются новые перспективы по восстановлению нарушенных функций организма. «Когда мы знаем, какие мозговые образования задействованы в принятии правильного и неправильного решений, — комментирует Марк Штарк, — то у нас в руках оказывается информация о состоянии высших нервных функций, и мы можем ими управлять».

Исследование открывает доступ к новой области науки — «проектированию» принципиально новых средств нейрокоммуникаций. Речь идет об использовании когнитивного ресурса человека для управления «внешней средой». Это так называемая проблема «мозг — интерфейс — компьютер». Нейробиоуправление служит в ней главным звеном. В произвольной саморегуляции деятельность головного мозга незаменима. А ключевой механизм тут — адаптивная обратная связь, которая обеспечивается, как говорят специалисты, средствами произвольного волевого контроля, а проще говоря, так, как сам человек этого захочет. По словам академика РАМН Штарка, это в перспективе может помочь инвалидам, лишенным серьезных функций — например, речи или движения. При помощи мыслительных процессов они могут выполнять какие-то элементарные функции — например, создавать простейшие тексты или контролировать свои движения. Американцы уже делают коляски, которые управляются мыслью. Но фактически они управляются совокупностью электрических сигналов, которые генерирует нейронный ансамбль в голове и имитирует ситуацию, вызывающую у здорового человека определенные движения.