Нейромифология. Что мы действительно знаем о мозге и чего мы не знаем о нем

Одно лишь существование собственного финансового индекса дает потенциальным инвесторам четкий сигнал: на рынке нейротехнологий можно заработать. Пока это касается прежде всего компаний, производящих оборудование для нейроисследований, так как сегодня оно пользуется большим спросом. Однако, по мнению нейролоббистов, «революционные результаты исследований мозга» рано или поздно приведут к появлению большого количества коммерчески интересных продуктов – это лишь вопрос времени. Подобно биотехнологической промышленности, находившейся на пике популярности несколько лет назад, «нейропредприятие» также делает большие обещания. Вскоре будут постигнуты все тайны мозга, так что он станет объектом целенаправленного манипулирования. Многообразие всевозможных способов влияния представляется безграничным. Неврологические, нейродегенеративные и психические расстройства будут целенаправленно излечиваться с помощью лекарств, стимуляторов мозговой активности и нейропротезов. Мозговые сканеры – детекторы лжи смогут найти применение в аэропортах и залах судебных заседаний. Не имеющие существенных побочных эффектов психотропные препараты помогут нам для регуляции собственного образа жизни. Не говоря уже о невообразимых возможностях для индустрии развлечений, которые появятся с развитием нейрокомпьютерного интерфейса.

Все это уже было

В некотором смысле все это уже знакомо. Мы помним: от проекта «Геном человека» (Human Genome Project), запущенного в 1990-х годах, ожидалось не больше и не меньше чем «прочтение Книги Жизни», открывающее двери революционным методам лечения. Рак, кистозный фиброз, сердечно-сосудистые заболевания – все эти бичи человечества могли стать излечимыми после понимания генетических основ болезней. Именно такие громкие медицинские обещания убедили политиков в необходимости проекта «Геном человека»: «Настойчиво подчеркивалась возможность генной терапии, особенно замены дефектных генов, хотя именно в этой сфере в 1990-х годах имели место серьезные и отрезвляющие неудачи»[91]. При этом обещания пошли намного дальше. В конце 1980-х биолог и научный редактор Дэниел Кошланд обнадеживал, что проект «Геном человека» способен помочь решить такие социальные проблемы, как наркомания, беспризорность и насильственные преступления[92].

Тем временем полное секвенирование генома человека состоялось уже целых десять лет назад, и в нашу постгеномную эпоху наступило общее отрезвление. Оказалось, что человеческий геном можно расшифровать полностью. Удивительное научное достижение, учитывая, что менее чем за 15 лет удалось определить 3 миллиарда базовых пар нуклеотидов человеческого генома. К сожалению, биологическое значение генетического кода для организма осталось непонятным или, по крайней мере, было осмыслено лишь частично. С увеличением количества доступных генетических данных ситуация не стала проще, как предполагалось. Напротив, молекулярные биологи обнаружили, что генетическая регуляция наших клеток значительно сложнее, чем считалось ранее. Вскоре стало ясно, например, что «…разговоры о „гене этого“ и „гене того“ в контексте эволюционной биологии скорее вводят в заблуждение, чем что-то проясняют»[93].

Где же потерялась генетическая революция?

Историки науки Стаффан Мюллер-Вилле и Ханс-Йорг Райнбергер сегодня убеждены, что «научной карьере генной концепции способствовал даже не ее объяснительный потенциал, а, скорее, структура и динамика ее исследовательского потенциала»[94]. Но несмотря на огромные государственные и частные вливания средств и выделение миллиардных венчурных капиталов бесчисленным стартапам в области биотехнологий генная терапия до сих пор не нашла терапевтического применения. Сегодня ни один ее метод так и не попал в клиники.

В интервью журналу Der Spiegel немецкий специалист по этике медицины и философ Урбан Визинг спрашивает, где же потерялась провозглашенная «генетическая революция»: «Предсказывали… что через 15–20 лет медицина в основном будет состоять из генной терапии. Тем не менее в настоящее время мне не известно ни одной научной работы, которая бы рассматривала генную терапию в связи с терапевтической полезностью и широким применением. Одним словом, перед лицом новых открытий в области генетики были сделаны прогнозы, оказавшиеся сильно натянутыми»[95].

Просто нужно еще подождать? Возможно. В конце концов, сейчас проводятся разные клинические исследования. Продвигаются вперед биоинформатика и системная биология. А «ENCODE-Project»[96], призванный идентифицировать и охарактеризовать все функциональные элементы генома человека, в один прекрасный день может продвинуть развитие генной терапии. С другой стороны, 40 лет исследований – это немало. О первой попытке генной терапии человека были объявлено еще в 1971 году[97].

Разумеется, генетическая регуляция биологических процессов крайне сложна и, естественно, имеет фундаментальное значение для мозга. Мозг же, в свою очередь, представляется еще более сложным для изучения. Уже только поэтому кажется крайне маловероятным, что великое будущее, обещанное нейролоббистами наших дней, осуществится хотя бы отчасти. После того, как в генетике в качестве залога терапевтического пути спасения видели выявление «транскриптома» и «протеома»[98], теперь их сменили функциональные нейроизображения.

Поскольку традиционные МРТ-исследования психических расстройств не дали ничего для клинической практики, большие ожидания связываются с проектом Human Connectome. О нем говорится на соответствующем сайте американских Национальных институтов здравоохранения: «Проект Human Connectome – это амбициозная попытка отобразить нейронные проводящие пути, лежащие в основе функционирования мозга. Общая цель проекта – собирать и делиться данными о структурной и функциональной связности человеческого мозга. ‹…› В целом проект Human Connectome приведет к важным результатам в нашем понимании того, что делает людей уникальными, и создаст предпосылки для будущего изучения проблемных нейронных сетей при многих неврологических и психических расстройствах»[99].

Грубая сила расчета в теории мозга

Относительно области охвата, ожидаемого многообразия возможных способов применения и влияния на гносеологию сегодняшние нейронауки не уступают генетике 1990-х годов. В генетике большие обещания давно поставлены под сомнение. С другой стороны, спустя десять лет после «десятилетия мозга» в нейронауках по-прежнему сохраняется вера в объяснительные возможности исследований мозга и в их революционное воздействие на человека и общество.

Лучшим примером этого является монументальный проект «Мозг человека» (Human Brain Project), руководитель которого Генри Маркрам пытается привлечь миллиардное целевое финансирование со стороны ЕС[100]. Известный нейроученый из Федеральной политехнической школы Лозанны возглавил международную команду ученых, поставивших перед собой амбициозную цель: за десять лет воссоздать мозг человека средствами компьютерного моделирования.

С воспроизведением человеческого мозга in silico должны стать понятны причины болезни Альцгеймера и Паркинсона, ожидается появление «биологически реалистичной» модели шизофрении и депрессии, включая тестовую платформу для новых лекарств. В конечном счете предполагается достичь не меньшего результата, чем постижение самого сознания. В качестве побочного эффекта должны появиться идеи для создания совершенно новых компьютеров и роботов. Снова с подозрением вспомним о проекте «Геном человека» (Human Genome Project). Не только потому, что названия проектов отличаются одним словом, но и из-за масштабов обещаний. Грубая сила суперкомпьютеров поможет разгадать все загадки мозга – таков очевидный рецепт консорциума проекта «Мозг человека».

Исследователи работают уже давно. До недавнего времени проект назывался Blue Brain Project и был гораздо скромнее. Идея состояла в том, чтобы смоделировать на компьютере кортикальную колонку примерно из десяти тысяч нейронов. С этой целью IBM, партнер Института мозга и сознания Маркрама, в 2005 году уже установила в лаборатории суперкомпьютер. Модель одного из этих элементарных модулей коры головного мозга была фактически получена междисциплинарной исследовательской группой в 2006 году.

К чему это привело? Очевидно, ни к чему революционному. Судя по сайту Blue Brain Project, два года спустя в издании Human Frontier Science Program Journal появилась специальная статья[101]. Кроме того, некоторые технические новости публиковались в журналах по нейроинформатике и кибернетике. И еще через год была написана глава в учебнике «Методы компьютерного моделирования для нейроученых»[102]. Но с миллиардным финансированием, на которое можно надеяться в рамках программы ЕС «Будущие и возникающие технологии» (Future & Emerging Technologies) (а также с еще более мощным компьютером IBM Blue Gene) точно будет сделан большой перерыв – таковы скрытые ожидания от проекта, балансирующего на грани мании величия.

Между тем остаются нерешенными даже самые основные вопросы. Например, как вообще сотни тысяч появляющихся нейронаучных сведений самого разного характера – от сведений о молекулярных структурах до системных данных, которые еще и часто противоречат друг другу, будут объединяться в единую виртуальную модель мозга. Не представляя, куда бежать, придется бежать все быстрее и быстрее.

Потребитель – неведомое существо

Блестящая репутация исследований мозга и непоколебимая вера в научную природу и практическую значимость нейробиологических исследований уже сегодня позволяют неплохо зарабатывать. Особенно на целевой аудитории, которая, естественно, плохо разбирается в сути вопроса и поэтому не может критически оценить, насколько значим фактический результат активации мозга того или иного рода. Возьмем, например, рекламодателей и маркетологов. Показательным примером желания использовать нейронауки в коммерческих целях является индустрия нейромаркетинга, существующая примерно с 2002 года. Используя нейронаучные методы, прежде всего функциональную магнитно-резонансную томографию, вкусы и предпочтения потребителей предлагается выяснять на нейробиологическом уровне. На основании полученных результатов якобы можно прогнозировать поведение покупателей. И гораздо надежнее, чем это возможно при таких обычных маркетинговых исследованиях, как анкетирование или опросы. По крайней мере, об этом в собственной рекламе заявляют такие американские нейромаркетинговые фирмы, как SalesBrain или Lucid Systems. На своем сайте компания Lucid Systems заявляет, что она может предоставить «объективные научные данные», которые выходят за рамки устного ответа и «показывают, как люди на самом деле – неявно и автоматически – реагируют на… бренды, продукты и новости»[103].

«Потребитель» всегда считался психологами и маркетологами непредсказуемым, непонятным и даже невежественным. Почему потребители в опросах ясно высказываются за новый дизайн продукта, а потом его не покупают? Поиски объективных методов измерения уровня спроса, дремлющего глубоко в бессознательном потребителя, проводились уже с 1950-х годов. Сигналы, демонстрирующие эмоциональный отклик на рекламное сообщение, предполагалось уловить при анализе регистра и модуляции голоса. То же самое ожидалось от измерения диаметра зрачка. Допускалось, что расширение зрачка покупателя при виде новой упаковки продукта связано с интересом к товару и желанием его приобрести. Однако это ни к чему не привело. Даже анализ голоса и размера зрачка не сделал поведение потребителя более предсказуемым.

Однако теперь все должно быть по-другому. Нейромаркетинговая реклама внушает, что нейронауки помогут точно расшифровать «тайную истину», скрытую в мозге субъекта. Например, это можно сделать, когда во время магнитно-резонансной томографии тестируемый потребитель просматривает различные рекламные лозунги или презентации товаров. То, что нейромаркетинговые компании «кормят» целевую аудиторию подобными нереалистичными обещаниями, объясняется лишь фактом, что общество все еще находится под обаянием нейрогламура.

При этом вряд ли сообщается, насколько сильно ограничены и заведомо ненадежны нейронаучные данные для прогнозирования человеческого поведения. Цветные пятна на томограммах мозга вообще не позволяют предсказывать будущий образ действий (покупателя). В связи с методами диагностической визуализации любят говорить об «эффекте рождественской елки». Красочные томограммы впечатляют прежде всего непрофессионалов. По этой причине демонстрация в суде результатов медицинской визуализации запрещена во многих штатах США. Имеются опасения, что присяжные могут подпасть под слишком сильное впечатление от этих пестрых образов. Жертвами «эффекта рождественской елки», похоже, стали даже Intel, MacDonald’s, Givaudan или Unilever. В любом случае, эти компании прибегают к рекламным услугам Neurosense, первой и в настоящее время наиболее признанной нейромаркетинговой компании.

Что еще оставалось под вопросом

Нидерландский философ науки Илья Масо считает, что при исследовании наивысшее значение имеет такой научный подход, который основан на материалистических, механистических и редукционистских предположениях. «В эту сферу стекается большая часть денег, здесь достигаются самые броские результаты, и здесь ожидается увидеть самые умные головы»[104].

Анализ Масо идеально сочетается с нейронауками, репутация которых в обществе и научном мире прекрасна и по сей день. Кроме того, изучение нашего главного органа воспринимается как особенно важное. Наконец, мы ожидаем решения множества проблем, касающихся всего человечества. От понимания психических расстройств и прогнозирования поведения до эффективного обучения, минимизации негативных сторон полового созревания и счастливой старости. Как надеются многие, нейронауки приведут нас, в конечном счете, в лучший мир.

Хесс и Йокейт в своем эссе «Нейрокапитализм» называют другие важные причины успеха исследований мозга: «Нейронауки имеют принципиальные преимущества из-за их методологического закрепления среди естественных наук, а также благодаря их этической легитимности как медицинской дисциплины. С помощью государственной поддержки и особенно из-за грандиозных инвестиций со стороны фармацевтической промышленности нейронауки также исключительно хорошо обеспечены финансами»[105].

Фактически в последние годы для исследований мозга были доступны почти бесконечные суммы денег. Даже социологи и экономисты давно уже признали, что шансы на финансирование исследований значительно увеличиваются, если в заявке на исследование появляется «что-то с нейро» – обычно нейровизуализация.

Как это может выглядеть на практике, поясняет в швейцарском журнале Du исследователь культуры и юрист Ханс Буркерт: «…Все больше коллег сообщали, что было крайне сложно получить заказ на исследование, если к работе не привлекался нейроученый или хотя бы не предполагался учет результатов исследований мозга. Так, небезызвестного социолога фактически отправили восвояси с заявкой на исследование депривации молодежи в пригородах Берлина. Комментарий был таков: „Будет ли исследование подкреплено нейронаучно?“ Теперь он научен опытом и проверяет свою работу на предмет того, как часто в нее можно включить „что-то неврологическое“»[106].

То же самое относится к возможности публикации результатов собственных исследований в хорошо дотируемом специальном журнале. С обозревателями научных журналов приставка «нейро-» может творить особые чудеса. Даже если неясно, почему решение того или иного вопроса дополнительно потребовало привлечения результатов магнитно-резонансной томографии или каков смысл визуализационного исследования с теоретико-познавательной точки зрения. Обстоятельство, которое много лет назад могло побудить стэнфордского когнитивного психолога Стивена Косслина задать широко цитируемый сегодня вопрос: «Если нейровизуализация – это ответ, где же тогда вопрос?»[107]

Глава вторая

Нейродоказательные машины

Критическая оценка методов визуализации

В 1990-е, в «десятилетие мозга», позитронно-эмиссионные томограммы мозга приобрели статус фирменного знака. Они символизируют науку, прогресс, биологическую самость, цифровую визуализацию и техническую силу прогресса, все сразу[108].

Статья Вильгельма Конрада Рентгена «О новом виде лучей» (1895) произвела революцию в медицине. Уже первый анатомический рентгеновский снимок в истории – руки жены Рентгена Анны Берты с обручальным кольцом – не оставлял сомнений: теперь снаружи можно было заглянуть внутрь тела[109].

Еще одним историческим днем для медицинской диагностики стало 28 августа 1980 года. В Абердинском университете физик Джон Маллард впервые выполнил сканирование всего тела человека методом магнитно-резонансной томографии. Первое структурное МРТ-исследование пациента показало, что у несчастного шотландца первичная опухоль в груди и метастазы в костях. Всего через несколько лет после «нулевого сканирования» Малларда структурная магнитно-резонансная томография получила всемирное признание. Хорошо себя зарекомендовав, сегодня МРТ незаменима в медицинской диагностике. Она может спасти жизнь и уже сделал это в тысячах случаев. Однако для многих пациентов магнитно-резонансная томограмма также становится трагической визуализацией смертного приговора.

Результатом анатомического МРТ-обследования является более или менее точное псевдофотографическое изображение того, «что существует на самом деле». С этой точки зрения структурное МРТ-изображение похоже на рентгеновский снимок, правда, при его получении используется другой принцип измерений, а техническая сложность его исполнения намного выше[110]. На рентгеновском снимке видно, где сломана кость, тогда как структурное МРТ-изображение показывает, например, анатомическую локализацию опухоли. Возможности применения МРТ выходят далеко за пределы простой диагностики. В форме «хирургии с МРТ-поддержкой» эта процедура уже несколько лет используется также для контроля оперативных вмешательств.

МРТ – символ культуры и священный объект

Конечно, даже структурное МРТ-исследование может ошибаться. Поэтому метод отнюдь не совершенен. Еще до того, как будет выполнена магнитно-резонансная томография, необходимо принять множество решений, которые повлияют на ее результаты. Например, необходимо указать толщину среза при сканировании. Если она выбрана слишком большой, могут быть пропущены небольшие повреждения или патологические изменения. Однако если толщина среза оказывается слишком маленькой, ухудшается качество томограммы или сканирование длится неоправданно долго. Исследование машиной живого человека влечет за собой сложный перевод его биологической сущности в числа, которые, в свою очередь, преобразуются в изображения. И в конце цепи этих преобразований находится несовершенный человек, обычно радиолог, который дешифрует полученные изображения, оценивает их и ставит диагноз[111]. Как и в любом методе визуализации, в МРТ-изображениях всегда появляются необъяснимые технические артефакты. Для этих пятен неясного происхождения радиологи придумали даже особое название: «неопознанные яркие объекты»[112].

Несмотря на некоторые недостатки, структурная МРТ обладает аурой высокоприоритетной диагностической процедуры, лучшей, более объективной и современной, нежели другие диагностические исследования. Следуя этой логике, наличие сканеров для проведения МРТ называется важным показателем качества медицинского обслуживания в исследованиях уровня его развития в разных странах[113].

Американский социолог Келли Джойс уже рассматривает МРТ как «символ культуры – священный объект, вокруг которого вращаются вопросы о личном здоровье, идентичности и многих жизненных дилеммах»[114]. Даже Далай-лама в одной из своих речей приводил метод МРТ в качестве примера высоких технических достижений нашего времени[115].

Несколько лет назад великолепная репутация МРТ вдохновила американские клиники предлагать сканирование всего тела здоровым и не имеющим никаких симптомов болезней (но платежеспособным) потенциальным клиентам. Эта коммерциализированная форма здравоохранения также рекламируется на радио и телевидении. Завуалированный посыл рекламы: все, что требуется для обнаружения раннего заболевания, – это проведение МРТ тела[116]. Стратегия частнохозяйственной продажи снимков тела для профилактики заболеваний также является ярким примером современной тенденции рассматривать пациентов как потребителей медицинских услуг.

Поп-арт как фактор влияния

Развитие МРТ и его внедрение в качестве новой медицинской диагностической процедуры в значительной степени также связано с веяниями времени. Так, первые МРТ-изображения в начале 1980-х годов еще были цветными. Даже пестрыми. По словам медицинского социолога Келли Джойс, в этом обстоятельстве повинен поп-арт того времени – Энди Уорхол и Рой Лихтенштейн были в Америке тех лет настоящими иконами. Однако по настоянию профессиональных радиологов, которые ранее имели дело только с рентгеновскими изображениями и компьютерными томограммами и не привыкли к такой пестроте, снимки вскоре были переориентированы на шкалу серого, используемую и сегодня. Такова была уступка «черно-белой культуре зрительного восприятия» радиологов. Кроме того, общепринятый первоначально термин «ядерная магнитно-резонансная томография» вскоре стал восприниматься слишком неоднозначно. «Ядерный» в США 1980-х годов ассоциировался с гонкой ядерных вооружений, ядерной аварией на АЭС «Три-Майл-Айленд» и радиацией, которая может выйти из-под контроля в любое время. Только из-за этого термин утратил слово «ядерный» и сегодня употребляется в сокращенном виде как «магнитно-резонансная томография»[117].

В начале 1990-х годов произошли новые решающие изменения в технологиях. Метод анатомической визуализации структурной МРТ развился до функциональной МРТ (фМРТ). Снимки, получаемые разными методами, выглядят очень похожими, но по сути они совершенно разные. Так как функциональные характеристики мозга могут оцениваться только опосредованно. На практике это достигается путем измерения зависимых от времени локальных изменений кровотока и потребления кислорода.

20-й день рождения фМРТ – хороший повод для его исторической оценки. Раннему пионеру функциональной визуализации в свое время, вероятно, даже не снилось, что феномен, который он наблюдал, 120 лет спустя станет нейрофизиологической основой для всей нейроиндустрии[118]. Итальянский физиолог Анджело Моссо в 1870 году изучал перепады артериального давления в мозговых артериях. Через сделанные нейрохирургическим методом отверстия в черепе Моссо мог наблюдать у пациентов пульсацию кровеносных сосудов головного мозга. У одного из пациентов, крестьянина Бертино, туринский врач обнаружил усиление пульсации в полдень во время звона церковных колоколов. При этом кровяное давление и пульс, измеренные на руке пациента, не изменились. Затем Бертино сообщил, что церковные колокола напомнили ему о наступлении времени для молитвы. Из чего Моссо сделал вывод, что воспоминание о молитве вызвало изменения в кровотоке мозга Бертино. Именно такое соотнесение изменений церебрального кровотока с умственными процессами является основным принципом современной фМРТ[119].

Что мы видим, когда смотрим на снимок мозга?

Основная предпосылка фМРТ состоит в том, что мозг активен именно там, где более активно происходит кровообращение и, соответственно, где поглощается больше кислорода. Вскоре после активации нейронных сетей усиление кровотока вызывает приток богатого кислородом гемоглобина. В то же время концентрация гемоглобина, не содержащего кислород (дезоксигемоглобина), в этом месте снижается.

Именно эти изменения фиксируются с помощью стандартной процедуры фМРТ, так называемой технологии BOLD[120]-фМРТ. Знаменитые цветные пятна, BOLD-сигналы, создаются на компьютере с помощью математических расчетов после проведения фМРТ. Таким образом, они представляют собой не что иное, как образно интерпретированные в виде графических изображений статистические сведения об изменениях кровотока и потребления кислорода в мозге. Для фМРТ особенно подходит общий термин «процесс визуализации», так как это словосочетание подчеркивает, что подобная визуализационная технология связана не просто с фиксацией изображения, но с производственным процессом.

Почти не встречающее возражений предположение, что фМРТ отображает истинную нейронную активность[121], пусть и опосредованно, через механизм BOLD-сигналов, совсем не так достоверно, как кажется. Хотя благодаря прямому физиологическому исследованию мозга животных было выявлено, что нейронная активность обычно связана с увеличением потребления кислорода[122], в исследовании, проведенном в Лаборатории нейрососудистой визуализации Калифорнийского университета в Сан-Диего, было также показано, что нейронная активность иногда приводит к сужению, а не к расширению кровеносных сосудов[123]. И, следовательно, к снижению, а не к усилению кровотока. Это, разумеется, является полной противоположностью стандартной интерпретации, согласно которой оценивают все данные фМРТ. Поэтому историк науки Фернандо Видаль и философ Франсиско Ортега совершенно справедливо спрашивают: «Что же мы видим, когда смотрим на снимок мозга?»[124]