В итоге семь лабораторий, финансировавшихся по программе «Человеческие рубежи», провели серию экспериментов, которые очень сильно расширили наше понимание систем зеркальных нейронов как у обезьян, так и у людей. Проект также способствовал увеличению числа ученых, работающих в этой новой области. Всего десятилетие назад о зеркальных нейронах было известно лишь очень немногим исследователям, а за пределами этой «центральной» группы специалистов их большей частью игнорировали. За десять лет, как ни трудно в это поверить, они стали самыми «популярными» из всех мозговых клеток.
РЕЗОНИРУЮЩИЕ ТЕЛА
От макак, которые принадлежат к семейству мартыш- ковых, вверх идет несколько эволюционных ступеней: шимпанзе (человекообразные обезьяны), гоминиды (вымершие предки человека) и, наконец, человек. Как менялась система зеркальных нейронов с каждым из этих многочисленных шагов эволюции? Какие функции она поддерживает у людей, но не поддерживает у макак? На эти вопросы мы хотели получить ответы в результате экспериментов в Калифорнийском университете в Лос- Анджелесе.
Первым, на чем мы сосредоточили внимание, была имитация. Наша гипотеза состояла в том, что зеркальные нейроны участвовали в эволюционном развитии от обезьян (наделенных, как мы видели в главе 1, имплицитным пониманием имитации) к людям - чрезвычайно искусным имитаторам. Для проверки этого предположения мы наладили сотрудничество с пармской группой, открывшей зеркальные нейроны у обезьян, а также с Марселем Брассом и Харольдом Беккерингом, сотрудниками мюнхенского Института психологических исследований имени Макса Планка. Брасс и Беккеринг к тому времени уже провели ряд поведенческих исследований имитации у детей и взрослых, основанных на идеомоторной модели человеческих действий. Эта модель существенно отличается от более популярной сенсорно-моторной, согласно которой исходным фактором человеческих действий является сенсорное раздражение в той или иной форме, а действие - лишь реакция на это первоначальное раздражение. Идеомоторная модель, напротив, предполагает, что в основе наших действий лежат связанные с ними намерения и сами действия следует большей частью рассматривать как способы реализации этих намерений31.
Идеомоторная модель была независимо друг от друга разработана двумя философами XIX века - немцем Рудольфом Германом Лотце и американцем Уильямом Джеймсом, которые размышляли о произвольных действиях и их последствиях. Они считали, что для произвольного действия необходим образ того, что должно быть достигнуто, - образ, с которым не вступает в конфликт никакая противоречащая ему идея. Когда эти два условия выполнены, образ, соответствующий намерению, способен напрямую активировать действие. Каким образом? Согласно идеомоторной модели, это происходит потому, что мы, люди, обладаем знаниями о результатах наших действий. Например, если я уже узнал, что после нажатия определенной кнопки на моем компьютере он начинает работать, сама по себе мысль о включении компьютера активирует в моем мозгу образ движения пальца, которое необходимо для включения32. Тезис, выдвинутый двумя философами XIX века, представляется очень хорошим описанием функционирования зеркальных нейронов. Ведь, по той же логике идеомоторной модели, наблюдение за чужими действиями и их последствиями должно активировать у меня в мозгу образы моих собственных действий, обычно имеющих те же последствия (например, при виде другого человека, включающего свой компьютер, должен активироваться образ движения моего пальца при включении моего компьютера).
В Лос-Анджелесе, проводя наш первый эксперимент с нейровизуализацией, касающийся роли человеческой системы зеркальных нейронов в имитации, мы исходили из результатов работы Брасса и Беккеринга, основанной на идеомоторной теории. В техническом плане мы использовали ФМРТ - большую установку, производящую мощное магнитное поле. Способ, которым ФМРТ измеряет собственно активность мозга, сравнительно прост. Предположим, вы хотите пошевелить пальцами правой руки. Для этого клетки вашей моторной коры создают потенциалы действия, благодаря которым посылаются электрические сигналы спинному мозгу и мускулам пальцев. На такую нейронную разрядку тратится энергия. Чтобы снабдить клетки мозга кислородом, необходимым им для разрядки примерно так же, как мотору вашей машины бензин, в моторную кору интенсивно вливается церебральная кровь, содержащая белок оксигемоглобин. Клетки мозга забирают из этого белка кислород, превращая его в дезок- сигемоглобин (то есть гемоглобин без кислорода). Ключевой факт для ФМРТ состоит в том, что оксигемоглобин и дезоксигемоглобин отличаются своими магнитными свойствами и по-разному ведут себя в поле, создаваемом магнитом MPT-сканера. Кроме того, приток крови в активированную область мозга (в данном случае - моторную кору) избыточен, и поэтому относительное содержание оксигемоглобина и дезоксигемоглобина в крови в результате этой активации локально меняется. Активированная область содержит большую долю оксигемоглобина, и, следовательно, уровень насыщенности крови кислородом - хороший показатель активности в здоровом мозгу. Такое сочетание естественных обстоятельств дает нам прекрасную возможность с помощью ФМРТ неинвазивно следить за активностью всего мозга, в то время как испытуемый выполняет различные задания. При этом ФМРТ абсолютно безопасна и дает сразу полную картину мозга. Она обеспечивает хорошее, хоть и не идеальное, пространственное и временное разрешение. В пространственном плане это разрешение составляет несколько миллиметров мозговой ткани, что, конечно, намного превышает размеры одной клетки, за которой способны следить имплантированные электроды в опытах на обезьянах; во временном плане ФМРТ засекает события длительностью минимум примерно в одну секунду (при исследованиях на клеточном уровне счет идет на миллисекунды). Тем не менее сочетание всех факторов обеспечивает большие успехи ФМРТ в сегодняшней нейронауке.