5 неразгаданных тайн мозга
Нейробиологи не так популярны, как детективы. Эркюль Пуаро и Мисс Марпл разгадывали загадки, лишь одним глазком заглядывая в чужой ежедневник. Разгадка тайн мозга даётся куда тяжелее. Процесс познания главного человеческого органа осложняется тем, что изучать его можно только в «работающем» состоянии, то есть аппаратура не должна нарушать нормальной работы мозга. Иначе результаты будут недостоверными. Нейробиологические исследования не только показывают, как работает головной мозг. Они помогают разобраться в психических функциях и выработать лучшие пути лечения нарушений.
С философской точки зрения раскрыть все тайны этого органа невозможно, так как инструментом познания в любом случае остаётся мозг другого человека. Всё это создаёт препятствия, но учёные не сдаются. Сегодня мы знаем, из каких зон состоит головной мозг и за что отвечает каждая область. Однако некоторые вопросы до сих пор остаются без ответа.
Фактрум просто не мог пройти мимо невероятных научных тайн мозга, которые до сих пор никем не разгаданы. Эти пять загадок поставили всё научное сообщество в тупик.
Природа или воспитание?
Тридцать лет назад психологи придерживались мнения, что всё в человеке, в том числе и психику, определяют гены. При таком подходе ни свобода воли, ни личность не играют роли, так как психика человека «запрограммирована» с рождения. В конце XX века силу начал набирать гуманистический подход, который главную роль в формировании личности отдаёт воспитанию. Ответить на вопрос, что первично — гены или окружение — ни психологи, ни нейробиологи до сих пор не могут.
У учёных есть, пожалуй, лучший «инструмент» для изучения этого вопроса — однояйцевые близнецы. Люди, которые с рождения имеют одинаковый набор генов, участвуют в разных исследованиях, чтобы наука, наконец, смогла ответить на вопросы происхождения личности. В штате Огайо ежегодно проходит форум нейробиологов, на котором специалисты обсуждают последние результаты в этой сфере. Всё, что происходит на форуме, сводится к изучению однояйцевых близнецов — настолько это благодатная почва для исследований.
Изучать близнецов начали в середине XX века, и результаты одного эксперимента останутся загадкой до 2066 года. В 1960-80 годах детский психиатр Питер Нойбауэр инициировал исследование, в рамках которого близнецов и тройняшек из детских домов отдавали в разные семьи. Психиатр следил за ними на протяжении всей их жизни. Приёмным родителям строго запретили говорить что-либо детям. Когда об эксперименте узнала общественность, на Нойбауэра посыпалась критика: люди требовали, чтобы братьев и сестёр воссоединили. И тогда учёный решил, что люди не готовы к результатам. По его указанию все данные эксперимента запечатали в капсуле и поместили в Йельский университет.
Два участника этого исследования — Паула Бернштейн и Элиза Шейн — воссоединились после того, как общественность предала исследование огласке. На тот момент им было по 35 лет. Они отметили, что отрицать влияние генетики нельзя, и, по их личной оценке, в коде заложена половина характера личности. Например, девушки выбрали одинаковые специальности в колледже. Но в остальном сёстры подчеркнули, что они разные люди с разной историей. И у науки нет объяснений этому феномену.
Почему мозг перестаёт функционировать?
Решение загадки о гибели клеток мозга от дегенеративных заболеваний чем-то напоминает гонку за серийным убийцей. Для нейробиологов, как и для детективов, счёт идёт на часы. Науке до сих пор неизвестно, почему происходят такие изменения и как их предотвратить. И это по-настоящему пугает. Например, после того, как у человека диагностировали Альцгеймер, в его мозгу обнаруживают два вида образований: амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки. Образуются они после того, как болезнь наберёт силу, или задолго до этого — неизвестно. Нейробиология со всем арсеналом из аппаратуры и лекарственных средств бессильна перед тайнами дегенеративных изменений мозга.
В конце XX века Джордж Буш назвал последние десять лет уходящего века «десятилетием мозга». Несмотря на то, что за эти десять лет была проделана колоссальная работа, многие заболевания мозга так и остались малоизученными. Например, человечество до сих пор не знает, где и как зарождаются шизофрения, болезнь Паркинсона, болезнь Гентингтона и мышечная дистрофия. Для того, чтобы понять, почему мозг перестаёт в какой-то момент нормально работать, нужно разобраться в том, как он функционирует. Сегодня учёные хорошо понимают, за что отвечает каждый отдел мозга. Но они не могут ответить на вопрос, как все эти сложные системы согласуются друг с другом настолько чётко, и почему все процессы в мозге протекают молниеносно. Пока нейробиология не даст ответы на эти вопросы, об излечении заболеваний психики и мозга можно только мечтать.
Зачем нужны сон и сновидения?
Каждую ночь человек проводит по семь-девять часов с зарытыми глазами, а учёные точно не знают почему. Науке известно, что регулярное недосыпание провоцирует физиологические и психологические нарушения. Сон критически необходим, но какова его функция? Группа исследователей предположила, что сон — своеобразный эволюционный защитный механизм. Для древнего человека ночная прогулка, когда саблезубые тигры с острыми клыками выходили на охоту, с высокой вероятностью заканчивалась печально. Исходя из этой теории, сон — надёжный предохранитель. Почему тогда мы спим так долго и во сне становимся абсолютно беззащитными?
Учёные доказали, что сон — основа обучения и запоминания. Многочисленные исследования со студентами показывают, что они лучше усваивают информацию, если хорошенько выспятся после подготовки. До сих пор не ясно, как именно мозг разбирается с информацией ночью и какую роль в этом процессе играют сновидения. Сны появляются только в быстрой фазе и предположительно служат своеобразным тренажёром для мозга. В это время он укрепляет мысли и воспоминания, структурирует информацию, стирает ненужное. В общем, усердно трудится.
Как работает память?
Учёные не до конца разобрались в том, как рождаются, сохраняются и исчезают воспоминания. Существует много видов памяти, и есть огромная разница между важностью воспоминаний. Но мы одновременно помним и рецепт бабушкиного пирога, и решение сложного уравнения, и пароль от почты. Каким образом мозг решает, что сохранить, а что выкинуть — неизвестно. И непонятно, почему мы не можем получить доступ к информации в любой момент, когда захотим.
Но кое-что учёным о памяти известно. Они знают, что в разных отделах мозга возникают разные типы памяти. Эксперименты позволили заглянуть и в нейронные процессы, в частности понять, как синапсы (точки контакта между нейронами) укрепляются во время запоминания. Из чего конкретно состоят нейроны, хранящие воспоминания, эксперименты не показывают. По этой причине у учёных нет магического средства, которое бы «растворило» нежелательные воспоминания вместе с этими связями. Но наука подбирается всё ближе. В ходе одного исследования учёные обнаружили, что во время события и после, в процессе его воспроизведения в голове, срабатывают одни и те же нейроны. Таким образом, когда вы прокручиваете в голове воспоминания и вам кажется, что вы переживаете их вновь, так и есть на самом деле. По крайне мере, для мозга.
Главный вопрос — истинная глубина памяти. Ложные воспоминания наглядно демонстрируют, как мало мы знаем о бездонном колодце с воспоминаниями. В 2005 году по Лондону прокатилась волна терактов. Последующий опрос показал, что у четырёх из десяти людей были ложные воспоминания. Они настаивали, что видели экстренный выпуск новостей, хотя такого выпуска никогда не было.
Где граница между мозгом и сознанием?
Учёные не могут ответить на этот вопрос и не знают, где рождаются мысли и желания, которые делают нас теми, кто мы есть. Первыми искать сознание начали философы, сегодня этим занимаются нейробиологи. С помощью специального оборудования учёные наблюдают за тем, как во время мышления в головном мозге «загораются» те или иные зоны. Физиологически наше сознание разбросано по всему головному мозгу, и каждая зона отвечает за свой набор функций. Науке известно, что ход мысли можно изменить хирургическим вмешательством или химическими препаратами. Однако остаётся загадкой сам процесс мышления: когда мигающий нейрон становится неосязаемой мыслью?
Другой важный для науки вопрос — как бессознательное связано с сознательным? Почему мы никогда не задумываемся о том, как дышим, как бьётся наше сердце? Некоторые учёные уверены, что границы между двумя уровнями мышления нет. В свежем исследовании к участникам прикрепили электроды и попросили их нажимать на одну из двух кнопок по желанию. Благодаря сканированию мозга учёные предсказывали выбор человека за семь секунд до того, как он принимал решение. Перед исследователями встала дилемма. Эксперимент показал, что выбор — лишь иллюзия, так как мозг решает всё за нас. Но неясно, может ли в реальной жизни в процесс в последний момент вмешаться воля и изменить выбор вопреки расчётам мозга. Ведь в жизни человек сталкивается с куда более сложными задачками, чем нажатие на одну из двух кнопок.
Зачем ученые исследуют человеческий мозг и что знают о нем на самом деле
Человечество начало исследовать мозг и задумываться о его назначении задолго до появления науки в современном виде. Археологические находки говорят, что в 3000-2000 годах до нашей эры люди уже активно практиковали трепанации черепа — по всей видимости, как способ профилактики головных болей, эпилепсии и расстройств психики. Древнегреческие врачи и анатомы Герофил и Эрасистрат не только называли мозг центром нервной системы, но и считали, что интеллект «зарождается» в мозжечке. В Средние века итальянский хирург Мондино де Луцци предположил, что мозг состоит из трех отделов — или «пузырьков»: передний отвечает за чувства, средний — за воображение, а в заднем хранятся воспоминания.
Вклад в этот процесс вносили не только ученые. В 1848 году американский строитель Финеас Гейдж, работая на прокладке железной дороги, получил страшную травму: металлический штырь вошел в его череп под глазницей, а вышел — на границе лобной и теменной костей. Однако мужчина относительно благополучно прожил потом больше десяти лет. Правда, знакомые утверждали, что в результате инцидента он изменился — например, стал как будто более вспыльчивым. И хотя в этой истории есть немало белых пятен, она в свое время вызвала бурную дискуссию о функциях различных зон мозга.
В наши дни изучение мозга — вотчина не одной, а множества отраслей наук. Нейробиология занимается вопросами, связанными с работой рецепторов. Нейрофизиология — особенностями протекания физиологических процессов в мозге. Психофизиология — соотношением мозга и психики. Нейрофармакология — влиянием лекарственных средств на нервную систему, в том числе на мозг. Существует даже относительно молодое направление — нейроэкономика: она изучает процессы выбора и принятия решений. Более фундаментальные когнитивные нейронауки сосредоточены на исследовании разных типов восприятия, сложных мыслительных процессов и связанных с ними феноменов, которые касаются речи, слушания музыки, просмотра фильмов и т.д.
Зачем это делается?
Логично предположить, что любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности. Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.
Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих». Что делать с этим знанием дальше, как его применить на практике — хороший вопрос.
С другой стороны, опыты со «стандартным» человеческим мозгом и натуралистическими (естественными) стимулами дают ученым шанс разобраться, почему у кого-то мозг работает иначе. В финском Университете Аалто ставят эксперименты с участием людей с синдромом Аспергера. Как правило, эта особенность развития сильно затрагивает эмоциональные функции, способность к социальному взаимодействию. Опыты показывают, что у «обычного» человека, когда он смотрит, как общаются другие люди, наблюдается высокий уровень синхронизации в сенсорных зонах мозга, в зонах, участвующих в обработке социальной информации и процессах формирования эмоций. А у человека с синдромом Аспергера такая синхронизация выражена значительно меньше. Ученые надеются со временем разобраться, как помочь адаптироваться в социуме тем, кому изначально это сделать сложнее.
Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы. Таким образом человек, лишенный зрения, мог распознать находящиеся поблизости бытовые предметы, других людей и даже крупные буквы. При этом разработчики устройства обнаружили, что в мозге того, кто учится «видеть» с помощью слуха, активируются те же потоки, что и у того, кто видит традиционным способом — глазами. Таким образом научный мир столкнулся с принципиально важной, основополагающей проблемой: действительно ли зрительная кора головного мозга отвечает именно за зрение в привычном понимании? И что такое вообще — зрение?
Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание. Пока воз и ныне там, а многие представители научного мира настроены достаточно скептично — хотя бы потому, что мы не знаем точно, что такое сознание. К тому же существует и технические ограничения: для того, чтобы имитировать мозг кошки на самом базовом уровне, понадобился один из самых больших суперкомпьютеров в мире. Человеческий мозг, разумеется, устроен намного сложнее.
Методы и эксперименты
Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия. Первый — частота снятия информации: она варьируется от миллисекунды до нескольких секунд. Второй — пространственное разрешение: насколько детально мы можем рассмотреть сам мозг. Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.
Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.
Разобраться, как ученые это делают, можно на примере самого базового эксперимента. Допустим, мы хотим узнать, различается ли мозговая активность человека, когда он смотрит на лица других людей и на дома. Отбирается множество картинок с изображением самых разных домов и самых разных лиц. Они перемешиваются, а их порядок — рандомизируется. Необходимо, чтобы в последовательности не было никаких закономерностей: если, к примеру, после трех домов всегда будет появляться лицо, встанет вопрос о достоверности результатов эксперимента.
Прежде чем поместить испытуемого в сканер фМРТ, с него нужно снять все металлические украшения и предупредить, что лучше не складывать руки в кольцо. Во время сканирования происходит быстрое изменение магнитного поля, что, согласно законам физики, индуцирует электрический ток в замкнутой петле. Ощущения — не смертельно неприятные, но те, кто пробовал, повторять обычно не хотят. В течение тридцати-сорока минут человек лежит в сканере и смотрит на появляющиеся на экране изображения домов и лиц. Важно, чтобы в процессе он не заснул: проходить через такие эксперименты часто довольно скучно. Зато они предполагают награду — допустим, пару бесплатных билетов в кино.
На этом более или менее интересная часть заканчивается и начинается сложная и неблагодарная: ученому предстоит обработать полученную информацию разными статистическими методами, чтобы результат можно было оформить в статью и опубликовать ее в научном журнале. Главный подвох здесь заключается в том, что существует несколько десятков тысяч способов скомбинировать разные ступени преобразования данных, поэтому добиться ложноположительного результата не так уж и сложно.
В 2009 году в Сан-Франциско провели опыт, ставший впоследствии легендарным. Ученые положили в сканер фМРТ мертвого атлантического лосося и показали ему фотографии людей в различных социальных ситуациях. При подсчете данных выяснилось, что мозг лосося не просто реагирует на стимулы: рыба испытывала эмоции. Разумеется, на самом деле мертвый лосось не способен на эмпатию, но за счет погрешности — или так называемого статистического шума, возникающего при анализе собранных с помощью фМРТ данных, мы можем получить значимый эффект. Кто ищет — тот всегда найдет.
До недавнего времени проблема усугублялась еще и тем, что в западные журналы брали статьи, описывающие в основном только положительные результаты экспериментов. Если гипотеза лаборатории не подтверждалась, полученные данные фактически летели в мусорное ведро. Теперь представим: сто лабораторий поставили одинаковый эксперимент. Чисто статистически у пяти из них вполне могут получиться позитивные результаты. Статья, написанная представителями такой лаборатории, будет опубликована, даже если в 95 оставшихся опыты показали отрицательный результат. Для борьбы с такими искажениями в наши дни появилась важная опция: теперь исследование можно перерегистрировать с гарантией публикации вне зависимости от результата — главное, чтобы все было выполнено четко по плану.
Как читать новости науки в СМИ, чтобы не впасть в заблуждение?
Специфика работы ученого заключается в том, что он должен знать очень много — пусть даже только в рамках своей области. Однако чем больше ты знаешь, тем больше сомневаешься. И тем выше вероятность, что рано или поздно ты столкнешься с чем-то, что в корне противоречит твоим убеждениям. Поэтому, общаясь со СМИ, ученые почти никогда не используют слово «однозначно». Вместо этого они говорят: «скорее всего», «вероятно», «мы можем предположить».
Для журналистов и читателей такие формулировки звучат, мягко говоря, не очень заманчиво. Психика человека устроена так, что ему хочется точно знать, из чего сделано его тело — в том числе мозг. Вероятности его либо не интересуют, либо вызывают тревогу. Более того, многие люди в принципе не читают новости дальше заголовка. В результате информация о последних научных исследованиях часто доходит до нас в искаженном виде — в том числе потому, что СМИ стремятся собрать больше просмотров, но опасаются отпугнуть аудиторию слишком расплывчатыми формулировками.
В 2007 году по российским СМИ прокатилась волна заметок об ученых лондонского University College, установивших, что алкоголь улучшает работу мозга. При ближайшем рассмотрении оказывалось, что, поскольку алкоголь улучшает приток крови к мозгу, что, в свою очередь, действительно коррелирует с улучшением умственных способностей, положительный эффект, может, и будет, но негативные последствия от чрезмерного употребления алкоголя его явно перевесят.
Еще несколько лет назад в западной прессе широко освещался проект No More Woof, создатели которого предлагали использовать инструмент на основе электроэнцефалографии, чтобы считывать мысли собак и «переводить» их на человеческий язык. Но, во-первых, ЭЭГ — далеко не самый точный метод сбора данных. Во-вторых, откуда мы можем знать, каким образом мысли собак должны передаваться с помощью английской речи? В-третьих, нет исследований, которые бы доказывали, что все животные, включая человека и собаку, говорят на разных диалектах одного глобального языка. Но СМИ скандировали: ура, мы наконец-то научимся понимать наших Шариков и Бобиков!
Чтобы не дать обмануть себя опубликованной в СМИ новости из мира науки (в том числе — нейронауки), нужно соблюдать несколько простых правил:
Во-первых, не ленитесь прочитать не только заголовок, но и весь текст.
Во-вторых, опасайтесь категоричных утверждений. Допустим, если в материале говорится, будто ученые нашли в мозге «зону любви», учитывайте, что один из современных трендов — исследовать мозг не как конструктор, составленный из полностью автономных элементов, а как сложную сеть (complex network). Да и «любовь» — понятие слишком неоднозначное, чтобы вывести для него какое-то универсальное определение.
В-третьих, обращайте внимание на источник. Журналисты часто ссылаются не на исходную статью в научном журнале, а на публикацию на другом новостном интернет-портале или даже в блоге. Пытливому уму такая ссылка должна показаться неубедительной.
В-четвертых, задайте интернету вопрос: «Кто все эти люди?». Под лейблом «ученые» в СМИ могут появляться как подлинные сотрудники известных лабораторий, так и энтузиасты-любители, собирающие деньги на свое «революционное» открытие с помощью краудфандинговых платформ.
В-пятых, найдите оригинал. Из абстракта (краткого изложения сути статьи) часто бывает понятно, что именно ученые доказали и какими методами. Да, подписка на очень многие журналы — платная. Но есть сайты PubMed и Google Scholar, позволяющие выполнять поиск по текстам научных публикаций.
Вопреки стереотипам наука не может дать нам стопроцентной гарантии чего бы то ни было. Не может жирной, нестираемой линией отделить истину от всего остального. Но она может максимально приблизиться к истине за счет множества повторяющихся, проведенных в разных частях земного шара экспериментов, результаты которых постепенно будут сходиться в одной точке. Примерно. С определенной вероятностью.
Все о мозге: что мы знаем о нем и как собираемся изучать дальше
Человеческий мозг и его способности окружены множеством мифов. Достижения науки последнего времени помогают нам понять некоторые особенности его работы, однако многое еще остается неразгаданным. Рассказываем, как человечество последние годы изучает мозг и какие открытия нас еще ожидают.
Читайте «Хайтек» в
Что такое человеческий мозг?
Это главный орган центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых. Взаимодействуя посредством синаптических связей, нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.
Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остается загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощенном виде и требует дальнейших глубоких исследований.
Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции.
Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 млрд нейронов (это в 15 раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом. Новейшие исследования однако показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в большем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти.
Зачем изучать человеческий мозг?
Любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности.
Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.
Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих».
Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы.
Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание.
С помощью чего сегодня изучают человеческий мозг?
Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия.
Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.
Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.
Общедоступные способы диагностики мозга:
Новейшие способы исследования мозга
Новые технологии позволяют нам лучше понять устройство мозга, однако их функционал более точечный. Например, в конце октября ученые изобрели микроскоп нового типа, который позволяет увидеть биологические ткани сквозь неповрежденный череп. В нем используется комбинация аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.
Группа исследователей под руководством профессора Чои Воншика из Центра молекулярной спектроскопии и динамики Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, Южная Корея, совершила крупный прорыв в оптической визуализации глубоких тканей. Она разработала новый оптический микроскоп, который может получать изображения через неповрежденный череп мыши. В итоге ученым доступна микроскопическая карта нейронных сетей в тканях мозга без потери пространственного разрешения.
Еще одна нашумевшая разработка: мозговой чип Илона Маска. Он, по словам разработчиков, позволит людям слышать звуки за пределами обычных частот. Основная цель разработчиков — создание технологии, которая позволит имплантировать электронные интерфейсы парализованным людям, чтобы те имели возможность использовать для общения компьютерную технику и смартфоны.
Ученые Neuralink планируют использовать специальные «нити» толщиной в 4–6 мкм каждая, способные передавать информацию на главный процессор. Эти «нити» будут вживлены в человеческий мозг. Теоретически использовать их можно как угодно. Тут действительно может зайти речь об усовершенствовании способностей человека.
В «пучке» из шести нейронитей содержится 192 электрода, которые вживляются в мозг при помощи робота-хирурга. В ходе операции хирург старается избегать взаимодействия с кровеносными сосудами, что минимизирует воспалительные процессы.
Другое новейшее изобретение: наночастицы, которые умеют проникать в мозг. С их помощью можно будет ускорить создание лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.
В конце июля «Хайтек» подробно писал о том, как технологии будущего уже работают на благо людей: речь шла о вживлении в мозг нейроинтерфейсов. Речь идет о системе, которая обеспечивает взаимодействие между мозгом и компьютером и таким образом позволяет им обмениваться друг с другом информацией. Наиболее простой пример — это генерация команд для внешнего устройства с помощью активности мозга. Внешним устройством может быть компьютер, приложение, робот, дрон, протез, экзоскелет и всё что угодно. Сфера применения таких интерфейсов очень широкая.
Что мы еще не знаем о мозге?
За все время исследований ученые так и не нашли разницу в строении мозга гения и обычного человека. Скорее всего, различия происходят в пока неуловимом нами взаимодействии между нейронами. Возможно, здесь может играть роль какая-нибудь патология. Сама по себе патология не сделает человека гением.
До сих пор неизвестно, чем человеческий мозг отличается от мозга животного. И, более того, непонятно, почему наш мозг возник именно в таком виде, ведь на первых порах для выживания он не нужен был нам такого размера. Мы до сих пор не нашли переходного мостика между питекантропом и человеком разумным. У нас есть гены неандертальцев, но почему они в какой-то момент свернули в сторону, не пошли дальше вместе с нами, тоже непонятно.
И, разумеется, ученые до сих пор не выяснили, как наш мозг работает целостно: если функции отдельных областей понятны, то как эта «машина» функционирует в совокупности, до сих пор неизвестно.