Стоит нам коснуться раскаленной плиты, и мы рефлекторно отдергиваем руку – в данном процессе участвуют только нейроны спинного мозга, а головной мозг ничего не замечает. Иначе сообщение: «Горячо!» – слишком долго поднималось бы по руке сначала к спинному мозгу, а оттуда к головному мозгу, который ответственно решил бы, что пора переместить руку, и отправил бы это сообщение обратно, к руке, по спинному мозгу. Болезненные раздражители, например давление на ноготь или прикосновение к горячей поверхности, вызывают автоматическую реакцию, которая мало что может нам рассказать о пациентах в серой зоне: подобные реакции происходят независимо от того, поврежден мозг или нет.
В 2000 году мы просканировали мозг Дебби двенадцать раз. Каждое сканирование длилось девяносто секунд – оптимальная продолжительность анализа, чтобы получить наилучшие изображения функционирующего мозга, прежде чем радиоактивный индикатор О-15 (известный как кислород пятнадцать) распадется и станет невидимым для томографа.
Как и большинство радиоактивных материалов, используемых для лечения и исследований, О-15 производится циклотроном, ускорителем частиц определенного типа, который мы держали в цокольном этаже Адденбрукской больницы за толстыми бетонными стенами, чтобы не выпустить радиацию наружу. Радиоизотоп перекачивали наверх, в Центр обработки изображений, и вводили лежавшей в сканере Дебби через внутривенный катетер, вставленный в руку.
Период полураспада О-15 составляет 122,24 секунды, что ненамного больше продолжительности одного ПЭТ-сканирования. Однако с помощью этого метода в результате каждого сканирования мы получаем изображение кровотока, усредненного за период девяноста секунд с момента первого поступления индикатора в мозг. Попадая в кровоток, О-15 закачивается в правую сторону сердца, затем в легкие, обратно в левую сторону сердца и, наконец, в мозг. Весь процесс занимает от пятнадцати до тридцати секунд – так движется постепенно разлагающийся радиоактивный поток, который помогает нам раскрыть секреты мозга.
Мы применяли ту же технологию, что и в Монреале. Во время сканирования некоторые участки мозга работают интенсивнее других – это зависит от мыслей, действий или эмоций сканируемого пациента. Области мозга, которые действуют усиленно, быстрее расходуют глюкозу, источник энергии, и ее запас необходимо восполнять, чтобы данные области мозга могли продолжать работу. С кровотоком мозг посылает в работающие области больше глюкозы. Активные области привлекают больше крови, и поскольку кровь помечена радиоактивным индикатором, ПЭТ-сканер видит, куда она поступает.
Главный вопрос, над которым мы раздумывали в течение нескольких недель, заключался в следующем: «Что делать с Дебби, пока она лежит в томографе?» Как активировать ее мозг? Когда мы с Дэвидом Менон сканировали Кейт, то прекрасно видели через окно смотровой, что в течение трех сканирований из двенадцати ее глаза были закрыты, и даже спрашивали друг друга, а не уснула ли испытуемая? Получается, тогда она даже не видела фотографий родных и друзей. Остальные девять сканирований, к счастью, дали нам убедительные доказательства работы ее мозга. Но что, если Кейт проспала бы большую часть сканирования или вообще все время в томографе? Что, если бы она намеренно или случайно закрыла тогда глаза? Мы три года ждали возможности просканировать пациента с теми же симптомами, что у Кейт. Три года мы размышляли, бывают ли похожие случаи? И теперь тревожились, не желая испортить эксперимент.
Вероятно, вы задаетесь вопросом, почему понадобилось ждать три года, чтобы просканировать другого пациента в вегетативном состоянии? Во-первых, методы, которые можно использовать для исследования серой зоны, мы разрабатывали довольно медленно. Выясняли, какие вопросы лучше всего задать пациенту в сканере и должны ли эти вопросы быть одинаковыми для всех. В отсутствие финансовой поддержки для работы такого рода я тратил большую часть своего времени на другие проекты: выяснял, как функционируют лобные доли и почему у пациентов с болезнью Паркинсона возникает нарушение познавательных способностей. Кроме того, не существовало «системы» для приглашения пациентов из других больниц, поэтому подходящие кандидаты для исследований должны были сначала попасть в Адденбрук, а потом мы сами – узнать о них. И даже знай я о пациентах в вегетативном состоянии в других больницах, кто бы заплатил за их доставку к нам в Адденбрук?
Разрабатывая в деталях эксперимент, который можно было бы провести с Дебби, мы очень спешили. Она могла умереть, снова впасть в кому или ее вдруг подключили бы к аппаратам, из-за которых сканирование пришлось бы отменить. Мы решили, что активировать мозг Дебби с помощью визуальных раздражителей слишком рискованно. И нас осенило: используем звук! Глаза можно закрыть, но уши-то не закроешь! В течение шести полутораминутных процедур в томографе мы давали Дебби слушать в наушниках некоторые слова.
Это были не просто слова. В отделе я познакомился с психолингвистами, которые знали, какие слова точно заставят мозг работать, дав исследователям возможность наблюдать определенную мозговую активность. Мы выбрали особые слова: не слишком абстрактные, но все же достаточно действенные, чтобы вызвать ментальный образ; не слишком знакомые, но достаточно известные, чтобы пробудить связанные со значением этих слов воспоминания.
Мои новые друзья-психолингвисты знали о взаимосвязи между языком и мозгом, понимали, какие части мозга обрабатывают определенные аспекты языка и какие типы речевых раздражителей производят определенные закономерности в работе мозга. Представьте, что с вами разговаривают на неизвестном иностранном языке. Что вы слышите? Шум? Стрекот газонокосилки? Конечно, нет! Вы слышите речь на непонятном языке. Откуда же ваш мозг знает, что это речь, а не просто шум?
Дело в том, что в височных долях мозга находятся особые участки, которые и определяют, когда слышится человеческая речь даже на незнакомом языке, а когда это просто звуки, такой речью не являющиеся. Вот почему мы не понимаем разницы между выдуманными языками в «Игре престолов» и реальными языками, которые раньше не слышали. Все незнакомые языки звучат неразборчиво, и наш мозг классифицирует их одинаково. Однако ни один язык мы не перепутаем со стрекотом газонокосилки, благодаря особому «модулю распознавания речи», который находится в височных долях головного мозга, в коре больших полушарий, расположенных по обе стороны и в нижней части мозга. Верхняя часть этих долей обрабатывает звук, поэтому ее часто называют слуховой корой. А специализированная область в пределах слуховой коры, planum temporale, обрабатывает звуки речи. Обнаружив речь, она сообщает остальной части мозга, что поступающие звуки – именно речь.
Мы записали для Дебби несколько слов на аудиокассету. Выбрали двуслоговые существительные (например, диван), которые были тщательно подобраны по нескольким параметрам: как часто они употребляются в обычной речи, какова степень их абстракции и насколько легко можно представить объекты, которые эти слова описывают. Например, представить диван легко, а вот визуализировать неопределенность гораздо сложнее, хотя грамматически оба слова относятся к существительным. Мы тщательно продумывали все аспекты слов: когда прозвучит каждое слово, насколько громко, как часто оно встречается в английском языке и так далее. Я отчаянно желал знать, отреагирует ли мозг Дебби, когда она услышит человеческую речь? Стоило ли ограничить выбор слов только двусложными, учитывая их частоту использования в языке?
