Группа исследователей во главе с Эндрю Уиттеном из Шотландии сделала такое же предположение одновременно с нами, но первые экспериментальные подтверждения пришли из нашей лаборатории в Сан-Диего (США) в сотрудничестве с Эриком Альтшулером и Хайме Пинедой. Нам нужно было найти способ подсмотреть за деятельностью зеркальных нейронов неинвазивным путём, не вскрывая детям череп и не тыкая в него электроды. К счастью, мы нашли лёгкий способ сделать это, используя ЭЭГ (электроэнцефалограмму), где используется пучок электродов, размещённых на голове таким образом, чтобы улавливать волны мозговой активности. ЭЭГ стало первой технологией, позволяющей отобразить деятельность мозга, задолго до компьютерной томографии и МРТ. Она была разработана в начале XX века и используется врачами начиная с 1940-х годов. В разных состояниях бодрствования, сна, тревоги, сонном, мечтательном, сконцентрированном и т. д. мозг испускает волны различной частоты. Более полувека тому назад учёные обнаружили, и это упоминается у нас в четвёртой главе, что всякий раз, когда человек совершает произвольное движение (например, сжимает и разжимает кисть руки), происходит подавление одного из компонентов электроэнцефалограммы (ЭЭГ), называемого мю-ритмом. Впоследствии было доказано, что мю-волны исчезают и в том случае, когда испытуемый наблюдает, как то же самое действие совершает другой человек. Следовательно, мы предположили, что реакцию подавления мю-волн можно использовать в качестве простого, неинвазивного и недорогого инструмента для изучения активности зеркальных нейронов.
Мы провели пробный эксперимент со среднесохранным аутичным ребёнком, Джастином, чтобы проверить, насколько это работает (совсем маленькие дети, дети с низким уровнем развития интеллектуальных функций не должны были участвовать в этом пилотном исследовании, поскольку мы хотели удостовериться, что различия в системе зеркальных нейронов аутичных и нормальных детей, которые мы найдём, не связаны с вниманием, пониманием инструкций или общим эффектом задержки умственного развития). Джастин был направлен к нам местной группой поддержки аутистов. Как и у Стивена, у него были многие характерные симптомы аутизма, но он был способен следовать простым инструкциям, например «посмотри на экран», и не возражал против электродов на голове.
Как и нормальные дети, Джастин показал стабильную мю-волну, пока он пассивно сидел на месте, и мю-волна угнеталась, как только мы просили его совершить простые произвольные движения. Но в том случае, когда он наблюдал за выполнением того же движения другим человеком, подавления мю-волн не происходило. Это наблюдение стало важным доказательством нашей гипотезы. Мы заключили, что система моторных командных нейронов у ребёнка оставалась целой и невредимой. Он мог, в конце концов, открывать двери, есть картофельные чипсы, рисовать картины, забираться на лестницу и т. д., но функции его системы зеркальных нейронов были нарушены. Мы представили этот единичный случай на ежегодной встрече Общества нейробиологов в 2000 году и провели исследование ещё с десятью детьми в 2004-м. Мы получили те же самые результаты. Это наблюдение за последние годы было многократно подтверждено разными группами учёных с использованием различных технологий
[20]
.
Например, группа учёных под руководством Рииты Хари в Университете науки и технологии Аалто подтвердила наши предположения, используя МЭГ (магнитоэнцефалографию), которая так же подобна ЭЭГ, как реактивный самолёт и биплан. Позднее Мишель Виллалобос и её коллеги из Государственного университета СанДиего, используя ФМРТ, обнаружили у аутичных пациентов ухудшение функциональных связей между зрительной корой и переднелобным участком зеркальных нейронов.
Другие исследователи проверили нашу гипотезу, используя ТМС (транскраниальную магнитную стимуляцию). ТМС в определённом смысле прямо противоположна ЭЭГ. Вместо того чтобы пассивно «подслушивать» электрические сигналы, зарождающиеся в мозге, ТМС сама создаёт электрические потоки в мозге с помощью мощного магнита, размещённого на голове. (К сожалению, многие области мозга спрятаны очень глубоко, но достаточное количество других участков, включая двигательную кору, находятся прямо под черепом, где ТМС может их легко «зацепить».) Исследователи использовали ТМС для стимуляции двигательной коры и записывали электрическую активность в мышцах в то время, когда субъект наблюдал, как другие люди совершают действия. Когда нормальный субъект наблюдает за другим человеком, совершающим действие, например сжимающим теннисный мячик правой рукой, в мышцах правой руки субъекта регистрируется небольшой всплеск электрического «шума». Несмотря на то что субъект сам не совершает сжимающего движения, простое наблюдение за действием приводит к незначительному, но регистрируемому увеличению готовности к действию в мышцах, которые сократились бы, если бы он это действие совершал сам. Двигательная система субъекта автоматически копирует это действие, но в то же время автоматически подавляет двигательный сигнал спинного мозга, препятствуя исполнению действия, и все же, несмотря на это, тончайший ручеёк подавленной двигательной команды все равно проскальзывает и достигает мышцы. Вот что происходит у нормального человека. Однако аутичные субъекты не показали никаких признаков повышения мышечного потенциала во время наблюдения за действием. Их система зеркальных нейронов не сработала. Эти результаты, взятые вместе с нашими собственными, представляют убедительное доказательство нашей гипотезы.
Гипотеза зеркальных нейронов может объяснить некоторые из наиболее необычных симптомов аутизма. Так, например, исследователям давно известно, что дети с подобным нарушением нередко испытывают трудности с интерпретацией пословиц и метафор. Если попросить аутичного ребёнка «взять себя в руки», он может буквально начать хватать своё тело. При просьбе объяснить значение «не все то золото, что блестит» мы заметили, что некоторые интеллектуально сохранные дети дают буквальные ответы: «Это значит, что не все жёлтые металлы золото». Не все аутичные дети испытывают сложности с метафорами, но это все равно требует своего объяснения.
