Разработка методов визуализации мозга началась в 70-х гг. XX в., и к настоящему времени создано несколько методов, позволяющих судить о работе мозга в момент выполнения человеком различных когнитивно-перцептивных заданий (Posner & Raichle, 1994). Мы кратко остановимся на двух из них — позитронно-эмиссионной томографии и функциональной магнито-резонансной томографии.
Позитронно-эмиссионная томография
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) используется для получения точной информации об очаге мозговой активности в ходе выполнения когнитивных заданий. Когда отдел мозга активен, он потребляет больше энергии (например, глюкозы — основного метаболического «топлива» для мозга). В соответствии с одним из вариантов ПЭТ радиоактивный глюкозоподобный раствор вводится в кровь испытуемого и быстро поглощается метаболически активными (потребляющими энергию) нейронами. В ходе этого процесса из раствора выделяются элементарные, положительно заряженные частицы, называемые позитронами, которые быстро разрушаются с выделением энергии в виде гамма-лучей. Существует положительная корреляция между интенсивностью гамма-излучения и степенью активности нейронов в данном отделе мозга. Иными словами, более метаболически активным участкам мозга соответствует более интенсивное гамма-излучение, поскольку эти участки поглощают больше глюкозы. Используя специально разработанную программу, компьютер определяет интенсивность гамма-излучения и строит трехмерную цветную диаграмму активности мозга, называемую томограммой. Короче говоря, ПЭТ дает образ нейронной активности — «метаболическую карту» — мозга в тот момент, когда происходят такие мыслительные процессы, как обработка сенсорных сигналов.
Функциональная магнито-резонансная томография
Функциональная магнито-резонансная томография (ФМРТ) — метод, не предполагающий никакого вмешательства в организм испытуемого и дающий более подробную информацию, нежели ПЭТ; с его помощью можно оценить нейронную активность участков мозга, диаметр которых не превышает доли миллиметра. Более того, ФМРТ является чрезвычайно информативным методом изучения мозга, поскольку одна и та же томограмма одновременно является и весьма подробной трехмерной томограммой обоих полушарий, и дает информацию о нейронной активности, т. е. демонстрирует анатомию активного мозга. Хотя технические радиологические детали ФМРТ доступны лишь специалистам, представление о сущности этого метода можно составить на основании некоторых взаимосвязей. Как уже было сказано при описании ПЭТ, увеличение когнитивно-перцептивной активности сопровождается повышением нейронной активности (а также увеличением скорости циркуляции крови и содержания в нем кислорода). ФМРТ основана на зависимости магнитных свойств гемоглобина крови (компонента красных кровяных шариков) от концентрации кислорода в крови; следствием этой зависимости является корреляция интенсивности магнитного сигнала от нейронной активности (Martin, 1998). ФМРТ дает томограмму, на которой фиксируются мельчайшие изменения концентрации кислорода в крови, обусловленные изменениями нейронной (и психической) активности, и по которой составляется подробная анатомическая карта активности мозга. Не вдаваясь в детали, можно сказать, что изменение концентрации кислорода в крови, являющейся функцией нейронной активности, приводит к изменению магнитного сигнала, отражающего как структуру, так и нейронную активность данных участков мозга.
Описанные ниже эксперименты с использованием ФМРТ иллюстрируют прикладное значение когнитивной нейрологии для изучения восприятия. Слушая говорящего человека, мы, как правило, видим его лицо и губы, однако мы не всегда отдаем себе отчет в том, какую именно роль играют эти визуальные сигналы в восприятии устной речи. На самом деле вполне логично предположить, что восприятие разговорной речи представляет собой исключительно слуховой процесс. Так и есть: речь не видят, а слышат. Однако если человек видит лицо своего собеседник ка, особенно, когда кругом шумят, возможность видеть движения его губ (т. е. читать по губам) может существенно улучшить восприятие им устной речи (Summer-field, 1992). Тот факт, что возможность видеть губы говорящего облегчает восприятие речи, ставит перед когнитивной нейрологией следующий вопрос: верно ли, что в ситуации, когда мы воспринимаем речь только по мимике говорящего (т. е. когда мы не слышим его), восприятие речи облегчается за счет того, что в этом процессе участвует и тот участок мозга, который в естественных ситуациях участвует в обработке звуковых сигналов? Иными словами, будет ли одно лишь наблюдение за мимикой говорящего активировать и зрительные, и слуховые участки мозга или только первые?
ФМРТ использовалась для оценки нейронной активности участка мозга, обрабатывающего аудиальную информацию, в то время когда испытуемым демонстрировали видеофильм, запечатлевший человека, беззвучно произносившего числительные (например, «75», «43») со скоростью два числительных в секунду. Без какого бы то ни было звукового стимулирования, одна лишь мимика, обычно сопровождающая речь, активирует участки мозга, связанные с обработкой звуковой информации. Это значит, что восприятие только визуальных признаков речи (т. е. определенной мимики) активирует те участки мозга, которые обычно активируются в процессе восприятия устной речи. Следовательно, не исключено, что в ситуации, когда есть возможность и слышать собеседника, и видеть движения его губ, информация от двух сенсорных модальностей — аудиальной и визуальной — интегрируется неким общим трактом. Этот пример из когнитивной нейрофизиологии доказывает не только взаимодействие разных отделов мозга между собой, что делает возможным протекание сложных перцептивных процессов, но и то, что эти сложные перцептивные процессы могут включать совместную (одновременную) обработку нервных сигналов от разных сенсорных рецепторов.
Поделиться
