Наука - Послушать, о чем думает мозг

Фрэнк Тонг внимательно вглядывается в чужой разум. Нейрофизиолог из Университета Вандербильта сидит в сумерках перед столом, заставленным мониторами. За стеной из зеркального стекла неподвижно лежит один из студентов, его ноги торчат из-под громоздкого сканера фМРТ. Над глазами молодого человека на дисплее загораются разные картинки – то голубок, то пингвин. В этот момент Тонг еще не знает, что конкретно. По комнате разносится басовое урчанье – это сканер посылает мощные потоки магнитной энергии прямо сквозь черепную коробку испытуемого.

Мониторы на столе тоже показывают картинки – это черно-белые разрезы, произведенные прямо по действующему мозгу. На них видны незначительные флуктуации по яркости, выявляющие зоны повышенной активности. Тонг пристально вглядывается в нерезкие изображения. В сложных фигурах скрыт ключ к мыслям подопытного студента. Нейроны буквально искрят в голове у парнишки, но, глядя на эти пляшущие огоньки, никак не удается понять, о чем же он думает. Тогда Тонг снимает данные со своего сканера, а затем в своей лаборатории прогоняет их через программы обработки.

Несколько часов работы, и акт ясновидения налицо – экспериментатор с уверенностью заявляет, что испытуемый смотрит на пингвина. Проверка показывает, что Фрэнк Тонг оказался прав. В подобных задачах он читает мысли с точностью до 70–80%. «Когда перед нами всего два возможных ответа, задача не так уж и сложна, – говорит он, – но у нас получается и работа с распознанием исходных образов, возникающих прямо в мозгу. Если бы мы имели доступ прямо к каждому нейрону, если бы не торопились с анализом данных, можно было бы во всех подробностях рассказать, что человек в данный момент видит или о чем он думает».

Все выглядит так, будто Тонг вынул один кирпичик из той стены, которая стоит между внешним миром и нашей внутренней жизнью. В этом занятии он не одинок. В течение последнего десятилетия целая когорта исследователей, вооружившись томографами и сканерами, успела вчерне набросать схемы того, как наш мозг разбирается со страхом, воспоминаниями, принятием рискованных решений, романтическими увлечениями и прочими душевными хлопотами. Еще немного, и наука сделает следующий шаг вперед, отбросит занавес, скрывающий самые интимные закоулки нашего личного «я». Энтузиасты говорят, что уже на подходе разработка практически безотказного детектора лжи, основанного на сканировании мозга.

Если они правы, то придет день – и все вокруг: правительство, работодатели, даже ваша супруга – возьмут на вооружение достижения науки, чтобы наконец выяснить, кто же вы такой на самом деле. Насколько вы верноподданный гражданин, насколько преданный начальству сотрудник, насколько любящий супруг. Впрочем, скептики полагают, что все эти разговоры о машинах, читающих наши мысли, – чистое очковтирательство. «Нам пытаются впарить что-то вроде волшебного зеркальца на торсионных полях, – говорит профессор-психиатр из Йельского университета Энди Морган. – Это новшество заслуживает самого осторожного отношения. Но даже если все это реально действует, сразу же должны всплыть весьма интересные вопросы касательно прав человека. Не следует ли назвать принудительное сканирование мозга средствами фМРТ незаконным вторжением, обыском и ограблением, поскольку в подобном случае нечто принадлежащее вам будет отнято у вас без вашего на то разрешения? Каким образом вы сможете реализовать ваше право на защиту, если у кого-то появится возможность задавать вопросы вашему мозгу, не интересуясь вашим согласием? Эти весьма серьезные вопросы можно задавать уже прямо сейчас».

Технические принципы, которые легли в основу фМРТ, были хорошо известны уже десятки лет назад. Новое только в том, сколь тонко и изощренно можно сейчас использовать старую методику. Сканер фМРТ с помощью большого, похожего на бублик электромагнита формирует мощное поле, которое взаимодействует с протонами в теле испытуемого. Молекулы гемоглобина в красных кровяных тельцах ведут себя в магнитном поле по-разному в зависимости от того, захвачена ли в них молекула кислорода. Когда возбуждается тот или иной участок мозга, он требует больших количеств кислорода, так что с помощью сканера фМРТ можно указать, в каких зонах мозга идет в данный момент более интенсивная работа. Эту информацию можно соотнести с уже имеющимися у нас сведениями о функциональной анатомии мозга, и чем подробнее мы ее узнаем, тем точнее будут сведения, полученные с помощью фМРТ. Теперь благодаря фМРТ исследователи получили возможность увидеть сразу все, что происходит в мозгу, причем практически в режиме реального времени, не подвергая опасности или неудобствам своего пациента. «Мы чувствуем себя прямо как астрономы XVI века, которые только что получили в свое распоряжение телескопы, – говорит Джошуа Фридман, психиатр из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. – Тысячи лет самые умные из людей напряженно пытались понять, что же происходит у нас над головами, но они могли только строить предположения о том, что недоступно человеческому зрению. Потом, буквально вдруг, появился новый прибор, который позволил непосредственно увидеть то, что развертывается там на самом деле».

Активные исследования в области томографии мозга, которые велись в течение последнего десятилетия, непосредственно перелились в сферу интересов фМРТ, наделив новую отрасль неслыханными возможностями. В результате нейрофизиология достигла нового уровня в понимании механизмов работы мозга. В некоторых экспериментах всплыли радикальные различия между тем, как работает наш мыслительный аппарат, и тем, как мы это себе представляли. Впрочем, в других случаях новые открытия легко ложились в рамки здравого смысла и привычных представлений. Фероуз Б. Мохамед, адъюнкт-профессор радиологии в университете Темпл в Филадельфии, поставил интересный эксперимент. Испытуемым предлагалось стрелять из пистолета, а затем давать заведомо ложные ответы касательно этого действия при опросе, который проводился параллельно со сканированием по методике фМРТ. По сравнению с контрольной группой, которая давала искренние ответы, у «лжецов» в мозгу возбуждалось вдвое больше разных участков – среди них были зоны, отвечающие за память, принятие решений, планирование, обработку предложений и подавление желаний. Результаты этого исследования лишний раз подтверждают то, что мы и так не раз осознавали в нашей жизни: правду говорить легко и приятно, в то время как ложь то и дело порождает нежданные хлопоты.

На волне тревоги после трагедии 11 сентября 2001 года возможность с помощью фМРТ выявлять лживые показания вызвала особый интерес у определенных государственных учреждений. Правительство Соединенных Штатов искало новые пути для получения достоверных сведений при допросах лиц, задержанных в ходе глобальной войны против террора. Особая академия при Пентагоне, Pentagon’s Defense Academy for Credibility Assessment («Оборонная академия по оценке достоверности») в Форт-Джексоне – ранее она называлась Polygraph Institute («Институт полиграфа»), профинансировала более 20 программ, нацеленных на разработку усовершенствованных детекторов лжи. К работам вокруг технологии фМРТ подключился и DARPA – отдел научно-технических исследований при Пентагоне. «На средства министерства обороны наши исследователи разработали такие методики, – отмечается в свежей статье из Cornell Law Review, – что «темное искусство» ведения допросов скоро может оказаться ненужным».

Тем временем простые предприниматели ищут, как бы применить новую технологию в мирных целях. В 2006 году калифорнийская компания No Lie MRI (ранее она вела исследования на средства DARPA) предложила на рынке свои услуги по выявлению лжи в показаниях. За $10 000 она готова провести сканирование мозга и определить, говорит ли испытуемый правду. Одним из ее первых клиентов стал человек, обвинявшийся в поджоге. Он лично захотел таким образом доказать собственную невиновность (кстати, впоследствии это дело было прекращено). Кроме него интерес к этому предложению проявило еще более сотни клиентов.

Даже некоторые из самых рьяных сторонников фМРТ сознают, что использование этой методики в подобном контексте способно поставить под удар основы демократических свобод. Джоэл Хюизенга, исполнительный директор No Lie MRI, говорит, что он уже готов к нападкам на свою компанию и даже приветствует такой поворот событий. «Нам необходима открытая дискуссия, – говорит он. – Будь я Иосиф Сталин, мне бы очень пригодилась эта технология. Я бы сразу разобрался, кто мне друг, а кого сразу поставить к стенке». Чтобы успокоить чрезмерно подозрительных, скажем сразу – компания No Lie подвергает сканированию исключительно тех, кто сам этого просит. «Испытаниям подвергаются только те индивиды, которые идут на это по собственной воле, – говорит Хюизенга. – В наш томограф мы никого насильно не запихиваем».

Допустим, компания Хюизенги декларирует строгие этические рамки, в которых готова применять свою методику, однако как можно гарантировать, что другие компании будут столь же щепетильны? Что, если работодатели пожелают использовать эту технологию в качестве стандартной проверки при приеме на работу? И что вы скажете о школьном томографе, используемом для борьбы со списыванием или другими формами ученического жульничества? А если авиационные службы безопасности примутся сканировать наш мозг так же беспардонно, как сейчас они просвечивают наш багаж?

Все это пока что только смелые фантазии, но они уже сейчас порождают горячие дискуссии среди юристов и экспертов по биоэтике. В статье из Cornell Law Review утверждается: «фМРТ – одна из таких технологий, к которым по праву можно приклеить ярлык ‘Ангсоц’ в полном соответствии с пророчествами Оруэлла». Там же сделан вывод: «Использование фМРТ весьма сомнительно в юридическом плане» – и далее: «Принудительное использование методик фМРТ в ходе расследования нарушает, судя по всему, сами основы Международного гуманитарного законодательства».

Начиная с 2001 года уже возникло несколько компаний, обещающих на радость самым разнообразным сплетникам угадывать чужие мысли. Один из лидеров в этом деле – The Brighthouse Institute for Thought Sciences, базирующийся в Атланте, – претендует на звание первой фирмы на «рынке нейроуслуг», заловившей в свои сети клиента из списка Fortune 500 (ежегодно составляемый журналом Fortune список из 500 самых преуспевающих компаний). Правда, имя этого клиента почему-то не названо.

Те, кто стоит на страже интересов потребителя, выражают опасения, что разнообразные корпорации с помощью фМРТ смогут разрабатывать все более изощренные маркетинговые кампании, бесцеремонно внедряющиеся в наше подсознание. В 2004 году исполнительный директор группы Commercial Alert (среди ее учредителей следует отметить Ральфа Надера) обратился с письмом к членам сенатского комитета, занимающегося контролем над общенациональными коммерческими проектами. В нем указывалось, что современные маркетологи используют методики фМРТ «отнюдь не для того, чтобы лечить больных. Идет прощупывание человеческой психики в поисках каналов воздействия… Если отдельные личности смогут манипулировать нашим поведением, не будет ли это угрозой демократии в нашей стране?»

Неужели действительно уже наступило время для беспокойства? Сколько бы ни говорили о фантастических перспективах фМРТ, скептики полагают, что эта методика содержит в себе принципиальные изъяны. Во-первых, время прохождения импульсов по нейронам измеряется миллисекундами, а изменения, которые фиксирует методика фМРТ, наблюдаются пятью секундами позже. Таким образом, чрезвычайно сложную и изменчивую неврологическую картину мы видим спрессованной в единый, не детализированный ком. Во-вторых, отмечают критики, те алгоритмы, которые необходимы для воссоздания образов из сложных, забитых шумами данных, неизбежно будут чреваты опасностью ложной интерпретации.

Уильям Уттал, знаменитый профессор-психолог из Университета штата Мичиган, написал целую книгу о возможных неувязках, которые несет с собой широкое применение фМРТ. В частности, он указывает, что ученым, вообще-то говоря, неизвестно, как функционирование мозга соотносится с мыслительной деятельностью. «Проблема состоит в том, что мозг намного сложнее, чем это нам сейчас представляется, – говорит он. – Вооружившись всеми этими магнитно-резонансными примочками, легко впасть в соблазн упрощенной трактовки тех материй, которые на самом деле имеют несравненно более глубокую природу».

Самой язвительной критике подверглись усилия, направленные на применение методики фМРТ в качестве детектора лжи. Вот рассуждения Энди Моргана из Йельского университета: «Некоторые умельцы утверждают, что, показав вам фотографию некоего субъекта, подозреваемого в терроризме, с помощью фМРТ они смогут уверенно сказать, знакомы вы с ним или нет, – и это даже если вы будете категорически отрицать такое знакомство. Однако положительный результат магнитно-резонансного анализа вовсе не обязательно будет означать, что вы лжете, – ведь никто еще не проводил корректных исследований, где сравнивалась бы реакция на лица, которые просто похожи между собой. В чем-то похожее лицо может вызвать такую же реакцию, как и лицо человека, с которым вы действительно знакомы». И вспомним еще раз обещания Джоэла Хюизенги, что персонал из No Lie никого не будет насильно загонять внутрь своих томографов. Ведь на современном уровне развития этой техники сканирование может быть эффективным только в том случае, если испытуемый добровольно идет на сотрудничество. Любое, даже ничтожное шевеление внутри аппарата полностью смазывает все результаты.

К сожалению, мы можем сколько угодно сомневаться в достоверности результатов, полученных с помощью методики фМРТ, но это ничуть не исключает возможности ее некорректного использования. В течение многих десятилетий мы обсуждали сомнительность результатов, полученных при обследовании на «полиграфе», и тем не менее этот прибор широко использовался на практике (а ведь даже его сторонники признавали, что он дает примерно 10% ошибочных ответов). В суде сплошь да рядом апеллируют к весьма несерьезным и неубедительным квазинаучным методикам. В начале этого года Брэндон Л. Гарретт, профессор юрисдикции из Университета штата Виргиния, опубликовал анализ 200 судебных дел, где в совершении преступления были обвинены невинные люди. Он обнаружил, что в 55% случаев присяжным были предъявлены ложные результаты судебной экспертизы. «Лично я не сомневаюсь, – говорит Фрэнк Тонг, – что если в судебных расследованиях допустить использование томографии и если методика фМРТ станет достаточно популярна, то, даже не будь ее использование принудительным, в некотором смысле она неизбежно станет обязаловкой. Ведь если вы откажетесь от добровольного сканирования, сразу же встанет вопрос о ваших личных мотивах».

Само собой разумеется, многое из того, что у скептиков вызывает сейчас наибольшие опасения, так никогда и не дорастет до весомых практических результатов. С другой стороны, успокаиваться преждевременно – на сцену наверняка выйдут другие угрозы, которых мы пока еще даже не предвидим. Можно не сомневаться, что перед нами новое направление, обладающее такой гибкостью и многогранностью, что скоро от него не ускользнет ни одна сфера общественной и личной жизни. Хотим мы того или нет, но родилась новая наука о мозге, и мир, существующий внутри нашей головы, никогда уже больше не будет принадлежать нам полностью и всецело.

Впрочем, есть альтернатива, позволяющая обойтись без хирургического вмешательства, – это фМРТ. На последовательности томограмм можно наблюдать потоки насыщенной кислородом крови непосредственно к тем точкам, в которых усиливается нервная деятельность. Как нам объяснил доктор Скотт Графтон из Калифорнийского университета в городе Санта-Барбара, для того чтобы получить такие «моментальные снимки», требуется сверхохлажденный магнит, создающий поле в 30 000 раз сильнее, чем магнитное поле Земли, несколько особо мощных компьютеров, а плюс к этому еще и испытуемый, который согласится долго лежать и совсем не шевелиться.

На испытуемого надевают очки с жидкокристаллическими мониторами, его рука ложится на джойстик, и кушетку закатывают внутрь магниторезонансного томографа, где человек попадает в мощное статическое магнитное поле. От испытуемого требуется лежать как можно спокойнее: шевельнись он на миллиметр – и уже почти собранные замеры будут смазаны. Радиочастотная (Radio Frequency, RF) обмотка, состоящая из приемника и передатчика с частотной модуляцией (Frequency modulator, FM), упакована в нечто вроде шлема, который устанавливается вокруг головы испытуемого. Здесь во время первого прохода формируется томограмма высокого разрешения. Ее используют в качестве анатомической карты, на которую будут нанесены результаты дальнейшего сканирования. Затем компьютер, управляющий раздражителями, выдает вопросы или другие сигналы. Они загораются на мониторах очков испытуемого. Отвечает он с помощью джойстика. Пока испытуемый выполняет данные ему задания и напрягает свой мозг, RF-обмотка формирует томограммы низкого разрешения. Для формирования каждого изображения требуется 1–2 секунды, и за это время аппарат фиксирует 30–40 срезов мозга.

В тех зонах мозга, где формируются ответы, нейроны нуждаются в энергии, а потому активно поглощают кислород. Именно туда подается обогащенная кислородом кровь. Современный томограф выявляет ничтожные различия – около 3% – в магнитных свойствах гемоглобина, доставляющего молекулы кислорода к нейронам в активных зонах, и гемоглобина, циркулирующего в незадействованных зонах и не несущего кислорода. Именно эти различия позволяют выявлять размещение активированных областей.

Все полученные данные поступают в руки компьютерщиков. Для восстановления полной картины используются алгоритмы, корректирующие искажения и компенсирующие шевеление объекта. Тысячи срезов объединяются в трехмерную картину. Зоны повышенной активности отображаются как цветовая карта, наложенная на исходную томограмму высокого разрешения.

Еще одна область, где использование методик фМРТ вызывает полемику, – так называемая нейроэкономика, исследование интеллектуальных и нервных процессов, влекущих принятие экономических решений. (Исследование проводилось в Университете Карнеги–Меллон, в Стэнфордском университете, в школе менеджмента Слоун при MIT.)

Результаты. Судя по всему, чувство романтической влюбленности на первых стадиях связано с вопросами мотивации и вознаграждения, поскольку оно возбуждает такие подкорковые центры вознаграждения, как вентрально-тегментальная (верхняя синяя точка) и дорзально-каудальная область (нижняя). У тех испытуемых, которые признавались в продолжительной и страстной любви, отмечалась активность в передней части так называемого бледного шара – ventral pallidum (в центре). Эта структура участвует в формировании чувства привязанности у мышей-полевок и, как мы теперь догадываемся, у людей.

Результаты. Когда испытуемые совершали ошибки, влекущие за собой материальный ущерб (в данном случае денежный штраф), заметно возбуждался центр под названием «ростральная передняя поясная извилина» (оранжевая точка). Если ошибка не влекла за собой штрафных санкций, этот центр возбуждался гораздо слабее. Реакция этой структуры на подобные раздражители подтверждает важную роль, которую играют эмоциональные аспекты в ходе принятия решений.

Результаты. Когда испытуемые видели, что некоторая часть их денег, изъятых путем налогообложения, расходовалась на благотворительные нужды, у них возбуждались хвостатое и прилежащее ядра (соответственно – правая и левая зеленые точки). Еще большее возбуждение этих центров наблюдалось, когда деньги шли на благотворительные нужды по собственной воле испытуемого. Эти же центры возбуждаются при удовлетворении таких фундаментальных потребностей, как голод или жажда общения. Ученые считают, что эти результаты в некотором смысле подтверждают, что добро – не пустое слово и такая вещь, как альтруизм, действительно существует.