некоторые посетители падали в обморок при виде собственных костей. Парижский врач, Ипполит-Фердинанд Барадкж (Hippolyte-Ferdinand Baraduc), заявил даже, что может сделать рентгеновский снимок своих идей и чувств. Полученные снимки он назвал «психоиконами», то есть изображениями души. Разумеется, даже если оставить в покое психику, эти снимки не говорили ничего о мозге, поскольку рентгеновские лучи с трудом проникают через толстые стенки черепа (4).
В начале XX века ученые разработали вентрикулографию, метод закачивания воздуха в желудочки мозга — полости, в которых собирается спинномозговая жидкость, — для повышения внутреннего давления и увеличения различия плотности тканей в различных областях.
Многие разочарованные специалисты прозвали «дикую» интерпретацию изображений фМРТ «неофренологией».
В начале 1970-х годов изображения, полученные с помощью рентгеновской компьютерной томографии (КТ), позволили радиологам отличать белое и серое вещество мозга от проходящих через него желудочков. Этот метод использовал рентгеновские лучи высокой плотности для получения послойного изображения мозга с последующим построением его трехмерной модели. Десятилетие спустя на радиологическую сцену вышла структурная МРТ (магнитно-резонансная томография) и предоставила еще более точное отображение анатомии мозга. Структурная МРТ может выявлять статические проблемы, такие как опухоли, тромбы и деформацию кровеносных сосудов. В совокупности снимки КТ и МРТ предоставляют ценную информацию о строении мозга, но оставляют нас по большей части в неведении о его функционировании (5).
Это ограничение стало исчезать с появлением позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), одного из первых методов трехмерной функциональной нейровизуализации. В противоположность чисто структурным методам ПЭТ и другие функциональные методы позволяют нейробиологам получать изображения мозга в действии. Появившаяся в 1980-х ПЭТ регистрирует метаболизм мозга, точнее, мозговой крово
ток, для чего в кровь вводят специальные вещества — радиоактивные маркеры. Лежащий в основе метода принцип заключается в том, что клетки мозга, активируясь, требуют больше энергии в виде глюкозы и кислорода. Маркером обычно служит небольшая доза глюкозы, помеченной радиоизотопом. Ее вводят непосредственно в вену либо вдыхают. Глюкоза движется к наиболее активным клеткам мозга, и там радиоактивный изотоп излучает позитроны, которые регистрируются и проявляются в качестве светящихся горячих точек на ПЭТ-изобра- жении. Хотя ПЭТ может служить для изучения мозга в процессе реакций человека на стимулы и выполнения задач, ученые предпочитают использовать для этого фМРТ, поскольку она обладает более высоким пространственным и временным разрешением и не требует использования радиоактивного материала (6).
Функциональная МРТ опирается на тот факт, что все, что человек переживает (чувствует, думает, воспринимает), в целом коррелирует с изменениями потребления кислорода и локального кровотока в определенных участках мозга. Когда человек реагирует на задание, например смотрит на фотографии или решает математическую задачу, как правило, в его мозге активируется конкретный набор специализированных областей, и они получают больше насыщенной кислородом крови. Усиление кровотока и связанное с ним увеличение притока кислорода служат здесь признаками повышенной активности нейронов. Мы говорим о «повышенной активности», поскольку весь живой мозг постоянно находится в работающем состоянии, кровь постоянно циркулирует, и кислород постоянно потребляется. Если мозг находится в полном покое — это мертвый мозг.
Таким образом, измерение концентрации кислорода, растворенного в крови, служит ключом к выявлению активности мозга. С помощью большого и чрезвычайно мощного магнита МР-томографа можно измерить приток крови к различным областям мозга, поскольку кровь, которая переносит больше кислорода, отличается по своим магнитным свойствам от крови, которая уже отдала свой кислород нейронам. Относительная концентрация насыщенной кислородом (оксигенированной) и бедной кислородом (то есть деоксигенированной) крови в небольшой области мозговой ткани создает так называемый BOLD-сигнал (blood-oxygen-level-dependent, то есть «зависящий от уровня кислорода в крови»). Чем выше в определенной области мозга доля оксигенированной крови по отношению к деоксигенированной, тем выше в ней потребление энергии (7).