В мозгу человека имеется примерно восемьдесят миллиардов нейронов. Они делятся друг с другом информацией, а место контакта двух нейронов называется синапсом. В головном мозгу примерно сто триллионов синапсов, благодаря чему он представляет собой своего рода компьютер, мощность которого многократно превосходит самые быстрые суперкомпьютеры, созданные на сегодняшний день. При этом для работы ему требуется энергии примерно в сорок тысяч раз меньше, чем вашему домашнему компьютеру. Это впечатляет. И тем не менее энергетические потребности мозга достаточно велики. Масса мозга составляет всего 2 % от массы тела, однако на обеспечение его энергией уходит около 20 % обмена веществ. Иными словами, мозг тратит как минимум триста килокалорий в день, и бóльшая часть этой энергии уходит на передачу импульсов в синапсах (то есть мышление)
{80}. Так как до наступления современной эпохи изобилия найти такое количество энергии было не просто, обеспечение питанием этого «прожорливого» органа было серьезным эволюционным препятствием. В результате мышление оказалось плотно связано с кровотоком, так как именно кровь доставляет в мозг необходимые ему кислород и глюкозу. Поэтому процесс мышления усиливает циркуляцию крови – не во всем мозгу, а в определенных наборах синапсов, участвующих в конкретном когнитивном процессе.
фМРТ-сканер, по сути, это детектор таких небольших локальных изменений в кровоснабжении. Кровь с разным содержанием кислорода имеет разные магнитные свойства, и сканер распознает эти различия. И на томограмме мы видим изменение циркуляции крови при выполнении определенных заданий. Конечно, кровоток – это не мышление. Мышление происходит в синапсах. Но нейрофизиологи не могут измерять саму синаптическую активность, так как для этого потребовалось бы вставлять электроды непосредственно в мозг (такое делают только в редких случаях – перед проведением операций пациентам с эпилептическими припадками). Неинвазивность фМРТ – один из главных преимуществ этого метода. Непрямое исследование синаптической активности через поток крови – это лучшее, чем мы располагаем сегодня. Эта технология весьма удобна и позволяет ставить самые разные эксперименты, а испытуемые во время сканирования могут играть в игры, смотреть и слушать видео, дегустировать вина, принимать решения и даже получать оргазм
{81}.
До начала широкого распространения фМРТ (что произошло примерно в 2000 г.) мы почти ничего не знали об МПФК. Тогда та область медиальной префронтальной коры, о которой мы будем говорить, называлась полем Бродмана 10. Немецкий невролог Корбиниан Бродман еще в начале XX века разделил большие полушария головного мозга на пятьдесят две области на основании того, как они выглядят под микроскопом. Это была уникальная работа, но в то время было не до конца понятно, с какими функциями мозга связаны эти области. К концу девяностых, которые были объявлены «декадой мозга», многие ученые утверждали, что за десять лет мы узнали о головном мозге человека больше, чем за все предыдущие столетия вместе взятые. Однако о поле 10 все равно было известно немногим больше, чем Бродману почти сто лет назад. (Нейробиологи частенько называли поле 10 «зоной 51
[18]» головного мозга.)
Знания о том, что отличает мозг человека от мозга шимпанзе, до сих пор во многом основаны на классических нейроанатомических работах начала XX века. Учитывая различия в размерах тел, все ли области мозга человека увеличились по сравнению с мозгом шимпанзе? Или увеличились лишь некоторые из них, а другие, напротив, уменьшились? Или мы по размерам мозга остались фактически теми же шимпанзе?
Согласно одной популярной гипотезе, вся передняя треть человеческого мозга – префронтальная кора – значительно развилась и увеличилась в размерах. Эта гипотеза хорошо согласуется с образом Homo sapiens, человека разумного, который далеко ушел от своих человекообразных предков в отношении рациональности мышления, так как именно префронтальная кора всегда считалась ответственной за высшие формы разума. Но в 1998 г. Катерина Семендефери с коллегами с помощью МРТ получили картины мозга различных приматов и провели новые сравнения. Они обнаружили, что относительные размеры лобных долей мозга человека и шимпанзе (пропорционально общему объему головного мозга) практически идентичны
{82}. Сравнив размеры поля 10 у семи видов приматов, они обнаружили нечто крайне интересное
{83}. У человека относительные размеры этой области оказались в два раза больше, чем у других приматов. Такое впечатление, что это единственный увеличившийся участок префронтальной коры. Единственная проблема была в том, что никто не знал, зачем он нужен.
Теперь нам не кажется слишком удивительным тот факт, что область коры, по всей видимости определяющая уникальность человека, была исследована одной из последних. До недавнего времени нейробиология опиралась в основном на исследования животных, а изучать таким образом уникальные свойства человека не слишком удобно. Поэтому развитие МРТ имело настолько важное значение. Действительно, когда появилась фМРТ и другие родственные методы, нейробиологи случайно обнаружили удивительные подсказки, дающие возможность понять функции МПФК (в терминологии сканирования больше не используются поля Бродмана, поэтому мы будем следовать современным правилам и называть эту область медиальной префронтальной корой). Как мы уже знаем, фМРТ регистрирует изменения кровоснабжения, поэтому эксперименты с ее применением основаны на сравнении интенсивности кровотока при выполнении мозгом различных задач. Кажется, что проще всего было бы сравнить кровоток в то время, когда человек о чем-то размышляет, с кровотоком в «расслабленном» состоянии мозга: например, попросив испытуемого рассмотреть сложное изображение, а потом закрыть глаза и отдохнуть. Вы, возможно, думаете, что в «расслабленном» состоянии активность мозга должна быть ниже. Однако на самом деле, применив подобную схему в разнообразных экспериментах, ученые обнаружили, что «расслабленный» мозг обычно куда активнее, чем при выполнении сложных заданий. Так что же в нем происходит?
