Воспоминания успешно расшифровали по томограмме • Елена Наймарк • Новости науки на "Элементах" • Нейробиология

Воспоминания успешно расшифровали по томограмме

Фиолетовым цветом обозначен гиппокамп — отдел мозга, отвечающий за адекватный доступ к автобиографическим воспоминаниям. Его изучение методом функциональной томографии открывает огромные перспективы в нейрофизиологии мышления. Рисунок с сайта www.morphonix.com

Английские ученые экспериментально показали возможность чтения воспоминаний на основе данных функциональной магнитной томографии мозга. Испытуемые вспоминали один из трех видеосюжетов, а задачей нейрофизиологов было определить, какой из видеосюжетов был выбран. Ученые вполне успешно справлялись с задачей. Им удалось выявить особые зоны гиппокампа, отвечающие за воспроизведение памятных эпизодов из жизни.

Чтение мыслей всегда считалось чудом, и кто из нас не мечтал об этой способности, обещающей сверхмогущество! Согласно некоторым маргинальным теориям (как, например, одна из составных частей теории Б. Ф. Поршнева), предки человека обладали этой чудесной способностью. Но в ходе развития логического мышления они ее утратили, и теперь человеку разумному приходится довольствоваться речью — этим жалким подобием предковой коммуникации. Так или иначе, но теперь именно с помощью логического мышления, то есть научным методом, Homo sapiens доказал принципиальную возможность чтения мыслей. Я здесь подчеркну, что речь идет именно о научном методе, то есть проверяемом и фальсифицируемом эксперименте, а не об интуитивном представлении, вере или авторитетных суждениях, то есть, по сути, о ненаучном знании.

Команда английских ученых под руководством Элеонор Магьюр (Eleonor Maguire) из Института неврологии Университетского колледжа в Лондоне готовила выдающийся (и, надо отметить, несложный) эксперимент по чтению мыслей долго и поэтапно. Эксперимент осуществлялся по следующей схеме. Десяти испытуемым показывали три коротких видеосюжета по 7 секунд. В видеосюжетах актриса выполняла некие простые действия — опускала письмо в почтовый ящик, выбрасывала в жестянку из-под кока-колы и т. д. Участники смотрели клипы по 10 раз, затем вспоминали либо один из определенных сюжетов, либо один по своему выбору. Во всех случаях снимались показания томографа, сканирующего область гиппокампа и прилегающих структур. Затем объемные томограммы обрабатывались по особой методике. После этого оставалось обобщить данные сканирования мозга при воспоминаниях каждого из трех клипов и понять, можно ли по этим результатам определить, какой из трех клипов выбирал испытуемый. Поскольку результат эксперимента статистический, каждый участник должен был воспоминать каждый из клипов 7 раз по требованию и 10 раз в свободном режиме.

Таким образом, выполнение этого эксперимента, помимо аккуратного подбора участников и психологически продуманного дизайна (сколько секунд длится представление задания, в какой момент испытуемый закрывает и открывает глаза и т. д.), требовало решения более сложных технических задач. Во-первых, какую часть мозга сканировать? Нельзя же обследовать сразу весь объем (по крайней мере на современном этапе развития технологий). Во-вторых, как осуществлять обсчет полученных объемных изображений? Современная аппаратура не достигает той разрешающей способности, которая позволила бы отследить работу каждого нейрона даже в ограниченной области мозга. Какой масштаб осреднения допустим для цифровой обработки томограмм?

Все эти задачи группа Элеонор Магьюр решала, судя по публикациям, не меньше четырех-пяти лет. За это время ученым удалось доказать локализацию пространственной памяти в области гиппокампа. Они провели замечательное исследование с участием настоящих экспертов в области пространственного ориентирования — лицензированных лондонских таксистов (см. Talent in the taxi: a model system for exploring expertise). Эта профессия требует запоминания взаиморасположения не менее 20 000 улиц Лондона. Выяснилось, что у лондонских таксистов увеличены объем и масса серого вещества в задней части гиппокампа.

На базе экспериментов с виртуальным пространством ученые подтвердили, что решение о пространственной локализации и хранение соответствующей информации принимает главным образом гиппокамп. В эксперименте с виртуальным пространством также предполагалось сканирование мозга и обработка изображений. Объемное изображение делили на ячейки со стороной 1,5 мм. Каждая ячейка заключала информацию о состоянии около 10 тыс. нейронов. Но, как выяснилось, даже столь грубое осреднение дает неплохой результат. Обработка изображений предполагала сравнений ячеек по принципу «каждая-с-каждой», то есть ячейка с конкретными координатами для одного опыта сравнивается с ячейками с теми же координатами в других опытах. Благо, современные машинные мощности позволяют обрабатывать такой колоссальный объем информации.

Все эти «наработки» — а на самом деле, замечательные самоценные исследования — вошли составными частями в эксперимент по угадыванию мыслей. Усредненные томограммы для каждого из трех клипов позволили определять, какое из воспоминаний выбрал тот или иной участник. Точность определения составила 45%, а это существенно выше, чем 33%, которые бы получились при случайном попадании.

У каждого из участников картина возбуждения в гиппокампе была индивидуальной. Однако сама область, заключающая работающие нейроны, оказалась более или менее сходной — это передние боковые и задняя правая зоны гиппокампа. В последней из названных зон содержится информация о пространственной локализации события, две другие служат своего рода картой или картотечным ящиком, который направляет воспоминания к нужным отделам коры. Подобный картотечный способ хранения автобиографической или эпизодической памяти (в противоположность знаниям, полученным из книг или на уроках) оказался сходным у всех испытуемых, так что этот способ авторы исследования считают универсальным. Также они полагают, что в целом существует унифицированная функциональная топография гиппокампа, то есть конкретные области отвечают за хранение и манипулирование конкретной информацией.

Верны или нет представления лондонской группы о структуре и организации гиппокампа и хранения информации, покажут только дальнейшие эксперименты. Методика экспериментов предложена, они реально осуществимы на базе технически оснащенного научного центра, так что расшифровка мыслей — в руках нейрофизиологов!

Источник: Martin J. Chadwick, Demis Hassabis, Nikolaus Weiskopf, Eleanor A. Maguire. Decoding Individual Episodic Memory Traces in the Human Hippocampus // Current Biology, 20, 1-4. 11 March 2010. Doi:10.1016/j.cub.2010.01.053.

См. также:
Katherine Woollett, Hugo J. Spiers, Eleanor A. Maguire. Talent in the taxi: a model system for exploring expertise // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2009. 364(1522). P. 1407-1416. ISSN: 0962-8436.

Елена Наймарк


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: