и регистрации процессов в реальном масштабе времени. Более подробно
и см.; Schneider, Noll, and Cohen (1993) и Cohen, Rosen, and Brady (1992).
11 КАТ-сканирование
Г{, КАТ-сканер (компьютерная аксиальная томография) действует при помо-
Д щи рентгеновского аппарата, вращающегося вокруг черепа и бомбардиру-
ющего его тонкими веерообразными рентгеновскими лучами. Эти лучи
Д регистрируются чувствительными детекторами, расположенными с проти-
-:; воположной от источника стороны. Данная процедура отличается от обыч-
|г ного рентгеновского обследования тем, что последнее дает только один
ty вид части тела. Кроме того на обычной рентгеновской установке крупные
|;: молекулы (например, кальция черепа) сильно поглощают лучи и маскиру-
t|| ют находящиеся за ними органы. Вращая рентгеновский луч на 180 граду-
Д| сов, КАТ-сканер позволяет получить множество изображений одного и
% того же органа и таким образом построить внутренний поперечный срез,
У или "ломтик" этой части тела. Изображение поперечного сечения, назы-
; ваемое томограммой (буквально "написание раздела"), стало играть реша-
1 ющую роль в медицинской диагностике. Отображая локальный кровоток и
дй патологическую метаболическую активность, томография позволяет бо-
||| лее точно ставить диагноз. В когнитивной психологии КАТ-сканеры были
применены для отображения когнитивных структур. Еще более сложный
вариант этого метода, называемый динамической пространственной ре-
конструкцией (ДПР), позволяет "увидеть" внутренние структуры в трех
измерениях. Одним из преимуществ КАТ является ее распространенность.
Так, к середине 90-х годов количество сканеров, используемых в амери-
канских больницах превысило 10000. Новые технологии помогли разре-
шить некоторые из проблем, связанных с этим методом. Так, например,
временное разрешение, определяемое скоростью фотозатвора, составляло
около 1 сек, отчего динамические процессы (даже биение сердца) получа-
лись "смазанными". Но уже разработаны сверхбыстрые КАТы с такой ско-
ростью обработки, что смазанные ранее картины теперь прояснились.
u
о
U
<
Рис. А1. Техника функционального ЯМР и ПЭТ позволяет определять интенсивность кровотока.
Когда нейрон переходит из состояния покоя (вверху) в активное состояние (внизу), поток крови
увеличивается ЯМР (слева) регистрирует увеличение содержания кислорода в соседних с ним
сосудах. ПЭТ (справа) регистрирует увеличение содержания радиоактивной воды, поставляе-
мой по сосудам к клеткам мозга.
Приложение
540
ПЭТ-сканеры
ПЭТ-сканеры (Позитронно-Эмиссионная трансаксиальная Томография)
отличаются от КАТ-сканеров тем, что в них используются детекторы, об-
наруживающие в кровотоке радиоактивные частицы. Активным участкам
мозга нужен больший поток крови, поэтому в рабочих зонах скапливается
больше радиоактивного "красителя". Излучение этого красителя можно
преобразовать в изображение карты. В когнитивной нейропсихологии при-
менение ПЭТ-сканеров было особенно плодотворным. Впервые ПЭТ-ска-
неры в когнитивной психологии применили Ярл Рисберг и Дейвид Ингвар
из Ландского университете в Швеции (см. Lassen, Ingvar, and Skinhoj,
1979) в сотрудничестве со Стивом Пересеном, Майклом Познером, Мар-
кусом Рейклем и Энделом Тульвингом (см. Posner et al., 1988). Эта техно-
логия дала некоторые очень интересные результаты, но широкого распро-
странения в исследовательских целях не получила из-за очень высокой
стоимости оборудования и длительного времени записи изображения (сей-
час это около 20 сек).
В ранних исследованиях с ПЭТ для измерения локального церебраль-
ного кровотока испытуемому делалась ингаляция ксенона-133, который
играл роль красящего вещества. Рисберг и Ингвар успешно применили
золото 195м, вводимое внутривенно. С таким красителем всего за несколько
секунд можно получиь "карты" с высоким разрешением (Risberg, 1987,
1989; Tulving, 1989a, 1989b), что дает исследователю значительно больше
возможностей для сбора когнитивных данных.
Особый интерес для когнитивных психологов представляет использо-
вание паттернов кортикального кровотока в исследованиях памяти. Пос-
ледние несколько лет Тульвинг разрабатывает теорию памяти, где посту-
лируются два особых ее вида: эпизодическая и семантическая, или память
на личные события и память на общие знания соответственно. В одном из
экспериментов (Tulving, 1989a) испытуемого просили молча подумать о
некотором эпизодическом (личном) событии и затем подумать о чем-либо
общем. Исследование проводилось на системе с высоким разрешением
Cortexporer 256-HR, разработанной Рисбергом. В качестве красителя ис-
пользовалось радиоактивное золото с периодом полураспада всего ЗОсек,
небольшое количество которого вводили в кровь испытуемого. За крово-
током следили, измеряя количество красителя примерно через 7-8 сек
после инъекции. Количество красителя в каждой зоне измерялось батаре-
ей из 254 околочерепных детекторов гамма-излучения, плотно окружав-
ших голову испытуемого. Каждым детектором сканировалась зона при-
мерно в 1 см2, и в результате получалась "цветная" двухмерная карта
мозга, состоящая из 3000 элементов. Некоторые измерения проводились
за период 2.4 сек и визуализировались с помощью соответствующих ком-
пьютерных преобразований.
На такой карте можно видеть общие различия паттернов кровотока, а
именно - нервной активности различных областей мозга. Прежде всего
заметно, что воспроизведение эпизодов (личных событий) сопровождает-
ся большей активацией передней доли коры мозга, а воспроизведение се-
мантических (общих знаний) - большей активацией задних областей моз-
га. Это сырые данные и нужно еще поработать, прежде чем можно будет
сделать определенные теоретические утверждения, однако мы можем сме-
ло сказать, что в эпизодической и семантической системах памяти дей-
Методы нейрофизиологии
541
Приложение
542
ствуют различные мозговые процессы, протекающие в различных участ-
ках мозга. Отсюда, в свою очередь, следует, что у нас может быть нес-
колько систем памяти. Эти наблюдения согласуются с результатами изу-
чения патологий при мозговых поражениях с последующей потерей эпизо-
дической памяти (подробно см в: Milner, Petrides, and Smith, 1985; Sc-
hacter, 1987).
Другую попытку установить прямую связь между когнитивными про-
цессами и активностью зон мозга предприняли Познер, Петерсен и их
коллеги в МакДоннелловском Центре Высших Мозговых Функций при
Вашингтонском университете; они провели ряд важных экспериментов по
обработке слов нормальным здоровым мозгом. При помощи ПЭТ-сканеров
Петерсен и др. (1988) изучали кровоток в мозге испытуемых, которым
впрыскивали радиоактивные изотопы с коротким периодом полураспада.
В одном из эксперментов этой группы было четыре этапа: (1)стадия по-
коя; (2)появление отдельного слова на экране; (З)чтение этого слова вслух
и (4)генерация примера употребления каждого слова. У каждого из этих
этапов была своя собственная визуальная "роспись".
Когда испытуемый в этих экспериментах глядел на слово на экране,
активировалась затылочная зона коры; когда он слышал слово, активиро-
валась центральная часть коры, когда произносил - активировались мо-
торные зоны, а когда его просили назвать слово, связанное с данным (на-
пример, если появлялось слово пирожное, испытуемый должен был на-
звать подходящий глагол, например, есть), наиболее активной была ассо-
циативная зона, но наблюдалась также и общая активность коры.
Хотя техника ПЭТ находится еще в начале своего развития, в будущем
она, видимо, будет совершенствоваться. Кроме того, вероятно появятся и
другие технологии. Даже на этом этапе первые результаты уже оказали
значительное влияние на когнитивную психологию и связанные с ней на-
уки. Например, вопрос локализации функций мозга, на котором столь
широко настаивали френологи, может заслуживать некоторого доверия,
хотя я потороплюсь добавить, что методы и общая теория френологии не
могут рассчитывать на научное признание! Не вызывает сомнения и то,
что многие функции мозга требуют совместной работы множества различ-
ных его зон. Однако, первые впечатляющие исследования подтверждают,
что локальная специфичность свойственна на удивление многим видам
активности, связанным со сложными когнитивными задачами (некоторы-
ми видами языковой обработки или процессами внимания). Обнаружи-
лось, например, что когда мы направляем внимание на реальные слова,
такие как читаемый вами сейчас текст, активируются определенные зад-
ние области мозга. Однако, бессмысленные слова эти центры не активиру-
ют, Кроме того, когда испытуемых просят проиллюстрировать употребле-
ние существительного (например, молотокЦударять) или отнести его к
определенному классу, у них активируются определенные передние или
височные зоны (см. McCarthy et al., 1993; Petersen et al., 1990; Petersen
and Fiez, 1993; Posner, 1992; Posner et al., 1994).
ПЭТ и внимание
Техника построения образов функционирования мозга (в основном это
ПЭТ) широко используется в современных исследованиях внимания, и
хотя невозможно рассказать обо всех современных исследованиях (или
даже дать некоторый "срез": столь обширны данные в этой области), мы
попытаемся окинуть взглядом некоторые из работ, проведенных ведущи-
ми учеными в этой важной сфере нейрокогнитивных исследований. Суть
метода ПЭТ мы объясняли выше, но вкратце повторим, что она состоит в
измерении величины кровотока в мозге, интенсивность которого оценива-
ется по наличию радиоактивного "красителя". Поскольку метаболизм ра-
ботающего мозга требует подпитки, он потребляет больше крови. За эти-
ми процессами следят датчики радиоактивности, данные от которых пре-
образуются компьютером в "географическую" карту коры мозга, по кото-
рой можно определить "горячие точки" его отделов, где сосредоточено
больше крови.
Типичным примером таких экспериментов является работа Петерсена
и его коллег (Petersen et al., 1990), в которой испытуемым показывали
слова, неслова, сочетания букв, напоминающие слова, а также последова-
тельности согласных букв. При предъявлении слов и регулярных неслов
(но не сочетаний согласных) активировались области, показанные на
Рис. А2 незакрашенным эллипсом (левая часть рисунка). Любопытно, что
пациенты с обратимыми повреждениями этих зон часто не способны чи-
тать слова целиком, но могут прочесть их буква за буквой. В случае, когда
пациентам показывали слово "опера", они не могли прочитать его но, мог-
ли назвать буквы по одной и таким образом (вероятно) это сочетание букв
Латеральная
поверхность
Левое полушарие Правое полушарие
20 mm
Срединный
разрез
Рис. А2. Зоны коры мозга человека, активируемые при внимании. Зоны внимания изображены
в виде закрашенных фигур на латеральной (снаружи) и медиальной (поперечное сечение) по-
верхностях левого и правого полушария. Видно, что теменные доли (закрашенный квадрат)
входят в зону внимания, правые передние доли связаны с состоянием бодрствования; ромбы
показывают переднюю часть зоны внимания. Овал и круг указывают зоны обработки слова,
связанной с его зрительной формой (эллипс) и семантическими ассоциациями (круг).
Методы нейрофизиологии
543
представлялось в слуховом коде. Другие зоны мозга "перехватывали" эту
активность и тогда эти пациенты могли сказать, что это за слово. Исследо-
вания мозга при помощи ПЭТ указывают также на то, что в определенных
типах внимания задействованы также другие зоны, что отражено на
Рис. А2.
Нейрокогнитология памяти
Нейрокогнитология, называемая также нейропсихологией сложилась
из неврологии и когнитивной психологии. Ее определяют как "исследова-
ния на стыке неврологии и когнитивной психологии, особенно теорий па-
мяти, ощущения и восприятия, решения задач, языковой обработки, мо-
торных и познавательных функций".
Современные исследования нейрокогнитологии памяти -занимаются
вычерчиванием кривых топографии мозга, прослеживанием "следов" па-
мяти и определением нервных изменений в мозге, связанных с формиро-
ванием и изменением памяти. В этих исследованиях используются опи-
санные выше технологии построения образов работы мозга (например,
ПЭТ, ЯМР, ЭЭГ), а также электрическое зондирование мозга (например,
минутная электрическая стимуляция с целью вызова воспоминаний), вве-
дение химических веществ и препаратов, влияющих на передачу нервных
импульсов в синапсах (например, фармакологических средств лечения и
изучения памяти, способных ее улучшать или ухудшать) и изучение пато-
логических случаев необычных расстройств памяти (см. вставку ниже).
Когда составляется карта областей мозга, связанных с теми или ины-
ми видами и функциями памяти, учитывается непосредственная роль трех
отделов мозга, хотя следует подчеркнуть, что функции памяти разбросаны
по всему мозгу. Как показано на Рис. A3, такими отделами являются: ко-
ра - наружная поверхность мозга, которая предположительно участвует в
познавательной деятельности высшего порядка (мышлении, решении за-
дач и запоминании): мозжечок - структура, похожая на цветную капусту,
Из истории болезни. Особый случай потери памяти
Несколько лет назад пациент К.В., или какую песню он сейчас спел и
работавший музыкальным продю- т.п.) исчезали вскоре после собы-
сером на Би-Би-Си, заболел ред- тия. По словам его жены, "он ока-
кой формой энцефалита (заболе- зался навсегда на "стертой дорож-
вания, сопровождающегося воспа- ке записи". И все же, как (Ш уди-
лением мозга). В его случае это вительно, он помнил слова песен,
привело к частичной потере памя- мог дирижировать хором, и его
ти, так что содержимое его крат- музыкальные способности, видимо,
ковременной памяти сохранялось сохранились. Похоже, что в одних
всего несколько секунд. Его вое- частях мозга хранятся факты (име-
поминания об обычных событиях на, образы и события), а в других-
(например, что он ел на завтрак, процедуры (как что-либо делать).
Нейрикогнитологин - американский эквивалент европейского термина нсй-
рипсихцлогия. - Прим. ред.
Приложение
544
находящаяся у основания мозга и регулирующая моторные функции и
моторную память, и гиппокамп - S-образное образование глубоко внутри
обоих мозговых полушарий, которое, как полагают, обрабатывает новую
информацию и направляет ее к частям коры на постоянное хранение. (Ве-
роятно, в случае с К.В. был поврежден гиппокамп, поскольку память на
прошлые события осталась ненарушенной, но образовать новые воспоми-
нания было очень трудно.) Исследования мозга указывают на то, что два
типа памяти - процедурная и. декларативная - связаны с этими глав-
ными структурами. Процедурная память хранит моторные навыки, такие
как письмо от руки или на машинке или (возможно) способность ездить
на велосипеде; она располагается в основном в мозжечке. Декларативная
память содержит сведения и знания о мире, такие как имя любимой те-
тушки, местонахождение ближайшей пиццерии, значения слов и целая
уйма другой информации, и все это хранится в коре мозга.
Благодаря замечательной новой технике удается лучше узнать, как
устроен мозг человека. Еще интереснее для когнитивных психологов от-
крытие функциональных свойств мозга, их связей между собой, а также с
памятью, восприятием, эмоциями, языком и другими когнитивными функ-
циями. Психологи давно выдвинули предположение о существовании двух
типов памяти - кратковременной и долговременной, что подтверждалось
множеством психологических данных. Теперь, однако, появились свиде-
тельства, основанные на структурных и функциональных характеристиках
мозга.
Становится также очевидным, что сенсорная информация направляет-
ся в кору вскоре после ее получения. Здесь среди нейронов образуются
временные связи, сохраняющиеся только короткое время, но достаточное
для совершения таких несложных действий, как запоминание телефонно-
го номера обычной длины. Чтобы эти впечатления стали постоянными,
должен произойти процесс долговременного потенцирования (ДП)
Кора мозга
Рис. A3. Гиппо-
камп, находящийся
под двумя главными
мозговыми полуша-
риями, видимо, за-
нимается обработ-
кой и распределе-
нием поступающей
информации, кото-
рая хранится затем
в коре мозга и моз-
жечке.
Мозжечок
Спинной мозг
Он состоит в том, что у нервных клеток, подвергнутых быстро повторяю-
щейся стимуляции, способность реагирования расширяется на продолжи-
тельное время.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81
и см.; Schneider, Noll, and Cohen (1993) и Cohen, Rosen, and Brady (1992).
11 КАТ-сканирование
Г{, КАТ-сканер (компьютерная аксиальная томография) действует при помо-
Д щи рентгеновского аппарата, вращающегося вокруг черепа и бомбардиру-
ющего его тонкими веерообразными рентгеновскими лучами. Эти лучи
Д регистрируются чувствительными детекторами, расположенными с проти-
-:; воположной от источника стороны. Данная процедура отличается от обыч-
|г ного рентгеновского обследования тем, что последнее дает только один
ty вид части тела. Кроме того на обычной рентгеновской установке крупные
|;: молекулы (например, кальция черепа) сильно поглощают лучи и маскиру-
t|| ют находящиеся за ними органы. Вращая рентгеновский луч на 180 граду-
Д| сов, КАТ-сканер позволяет получить множество изображений одного и
% того же органа и таким образом построить внутренний поперечный срез,
У или "ломтик" этой части тела. Изображение поперечного сечения, назы-
; ваемое томограммой (буквально "написание раздела"), стало играть реша-
1 ющую роль в медицинской диагностике. Отображая локальный кровоток и
дй патологическую метаболическую активность, томография позволяет бо-
||| лее точно ставить диагноз. В когнитивной психологии КАТ-сканеры были
применены для отображения когнитивных структур. Еще более сложный
вариант этого метода, называемый динамической пространственной ре-
конструкцией (ДПР), позволяет "увидеть" внутренние структуры в трех
измерениях. Одним из преимуществ КАТ является ее распространенность.
Так, к середине 90-х годов количество сканеров, используемых в амери-
канских больницах превысило 10000. Новые технологии помогли разре-
шить некоторые из проблем, связанных с этим методом. Так, например,
временное разрешение, определяемое скоростью фотозатвора, составляло
около 1 сек, отчего динамические процессы (даже биение сердца) получа-
лись "смазанными". Но уже разработаны сверхбыстрые КАТы с такой ско-
ростью обработки, что смазанные ранее картины теперь прояснились.
u
о
U
<
Рис. А1. Техника функционального ЯМР и ПЭТ позволяет определять интенсивность кровотока.
Когда нейрон переходит из состояния покоя (вверху) в активное состояние (внизу), поток крови
увеличивается ЯМР (слева) регистрирует увеличение содержания кислорода в соседних с ним
сосудах. ПЭТ (справа) регистрирует увеличение содержания радиоактивной воды, поставляе-
мой по сосудам к клеткам мозга.
Приложение
540
ПЭТ-сканеры
ПЭТ-сканеры (Позитронно-Эмиссионная трансаксиальная Томография)
отличаются от КАТ-сканеров тем, что в них используются детекторы, об-
наруживающие в кровотоке радиоактивные частицы. Активным участкам
мозга нужен больший поток крови, поэтому в рабочих зонах скапливается
больше радиоактивного "красителя". Излучение этого красителя можно
преобразовать в изображение карты. В когнитивной нейропсихологии при-
менение ПЭТ-сканеров было особенно плодотворным. Впервые ПЭТ-ска-
неры в когнитивной психологии применили Ярл Рисберг и Дейвид Ингвар
из Ландского университете в Швеции (см. Lassen, Ingvar, and Skinhoj,
1979) в сотрудничестве со Стивом Пересеном, Майклом Познером, Мар-
кусом Рейклем и Энделом Тульвингом (см. Posner et al., 1988). Эта техно-
логия дала некоторые очень интересные результаты, но широкого распро-
странения в исследовательских целях не получила из-за очень высокой
стоимости оборудования и длительного времени записи изображения (сей-
час это около 20 сек).
В ранних исследованиях с ПЭТ для измерения локального церебраль-
ного кровотока испытуемому делалась ингаляция ксенона-133, который
играл роль красящего вещества. Рисберг и Ингвар успешно применили
золото 195м, вводимое внутривенно. С таким красителем всего за несколько
секунд можно получиь "карты" с высоким разрешением (Risberg, 1987,
1989; Tulving, 1989a, 1989b), что дает исследователю значительно больше
возможностей для сбора когнитивных данных.
Особый интерес для когнитивных психологов представляет использо-
вание паттернов кортикального кровотока в исследованиях памяти. Пос-
ледние несколько лет Тульвинг разрабатывает теорию памяти, где посту-
лируются два особых ее вида: эпизодическая и семантическая, или память
на личные события и память на общие знания соответственно. В одном из
экспериментов (Tulving, 1989a) испытуемого просили молча подумать о
некотором эпизодическом (личном) событии и затем подумать о чем-либо
общем. Исследование проводилось на системе с высоким разрешением
Cortexporer 256-HR, разработанной Рисбергом. В качестве красителя ис-
пользовалось радиоактивное золото с периодом полураспада всего ЗОсек,
небольшое количество которого вводили в кровь испытуемого. За крово-
током следили, измеряя количество красителя примерно через 7-8 сек
после инъекции. Количество красителя в каждой зоне измерялось батаре-
ей из 254 околочерепных детекторов гамма-излучения, плотно окружав-
ших голову испытуемого. Каждым детектором сканировалась зона при-
мерно в 1 см2, и в результате получалась "цветная" двухмерная карта
мозга, состоящая из 3000 элементов. Некоторые измерения проводились
за период 2.4 сек и визуализировались с помощью соответствующих ком-
пьютерных преобразований.
На такой карте можно видеть общие различия паттернов кровотока, а
именно - нервной активности различных областей мозга. Прежде всего
заметно, что воспроизведение эпизодов (личных событий) сопровождает-
ся большей активацией передней доли коры мозга, а воспроизведение се-
мантических (общих знаний) - большей активацией задних областей моз-
га. Это сырые данные и нужно еще поработать, прежде чем можно будет
сделать определенные теоретические утверждения, однако мы можем сме-
ло сказать, что в эпизодической и семантической системах памяти дей-
Методы нейрофизиологии
541
Приложение
542
ствуют различные мозговые процессы, протекающие в различных участ-
ках мозга. Отсюда, в свою очередь, следует, что у нас может быть нес-
колько систем памяти. Эти наблюдения согласуются с результатами изу-
чения патологий при мозговых поражениях с последующей потерей эпизо-
дической памяти (подробно см в: Milner, Petrides, and Smith, 1985; Sc-
hacter, 1987).
Другую попытку установить прямую связь между когнитивными про-
цессами и активностью зон мозга предприняли Познер, Петерсен и их
коллеги в МакДоннелловском Центре Высших Мозговых Функций при
Вашингтонском университете; они провели ряд важных экспериментов по
обработке слов нормальным здоровым мозгом. При помощи ПЭТ-сканеров
Петерсен и др. (1988) изучали кровоток в мозге испытуемых, которым
впрыскивали радиоактивные изотопы с коротким периодом полураспада.
В одном из эксперментов этой группы было четыре этапа: (1)стадия по-
коя; (2)появление отдельного слова на экране; (З)чтение этого слова вслух
и (4)генерация примера употребления каждого слова. У каждого из этих
этапов была своя собственная визуальная "роспись".
Когда испытуемый в этих экспериментах глядел на слово на экране,
активировалась затылочная зона коры; когда он слышал слово, активиро-
валась центральная часть коры, когда произносил - активировались мо-
торные зоны, а когда его просили назвать слово, связанное с данным (на-
пример, если появлялось слово пирожное, испытуемый должен был на-
звать подходящий глагол, например, есть), наиболее активной была ассо-
циативная зона, но наблюдалась также и общая активность коры.
Хотя техника ПЭТ находится еще в начале своего развития, в будущем
она, видимо, будет совершенствоваться. Кроме того, вероятно появятся и
другие технологии. Даже на этом этапе первые результаты уже оказали
значительное влияние на когнитивную психологию и связанные с ней на-
уки. Например, вопрос локализации функций мозга, на котором столь
широко настаивали френологи, может заслуживать некоторого доверия,
хотя я потороплюсь добавить, что методы и общая теория френологии не
могут рассчитывать на научное признание! Не вызывает сомнения и то,
что многие функции мозга требуют совместной работы множества различ-
ных его зон. Однако, первые впечатляющие исследования подтверждают,
что локальная специфичность свойственна на удивление многим видам
активности, связанным со сложными когнитивными задачами (некоторы-
ми видами языковой обработки или процессами внимания). Обнаружи-
лось, например, что когда мы направляем внимание на реальные слова,
такие как читаемый вами сейчас текст, активируются определенные зад-
ние области мозга. Однако, бессмысленные слова эти центры не активиру-
ют, Кроме того, когда испытуемых просят проиллюстрировать употребле-
ние существительного (например, молотокЦударять) или отнести его к
определенному классу, у них активируются определенные передние или
височные зоны (см. McCarthy et al., 1993; Petersen et al., 1990; Petersen
and Fiez, 1993; Posner, 1992; Posner et al., 1994).
ПЭТ и внимание
Техника построения образов функционирования мозга (в основном это
ПЭТ) широко используется в современных исследованиях внимания, и
хотя невозможно рассказать обо всех современных исследованиях (или
даже дать некоторый "срез": столь обширны данные в этой области), мы
попытаемся окинуть взглядом некоторые из работ, проведенных ведущи-
ми учеными в этой важной сфере нейрокогнитивных исследований. Суть
метода ПЭТ мы объясняли выше, но вкратце повторим, что она состоит в
измерении величины кровотока в мозге, интенсивность которого оценива-
ется по наличию радиоактивного "красителя". Поскольку метаболизм ра-
ботающего мозга требует подпитки, он потребляет больше крови. За эти-
ми процессами следят датчики радиоактивности, данные от которых пре-
образуются компьютером в "географическую" карту коры мозга, по кото-
рой можно определить "горячие точки" его отделов, где сосредоточено
больше крови.
Типичным примером таких экспериментов является работа Петерсена
и его коллег (Petersen et al., 1990), в которой испытуемым показывали
слова, неслова, сочетания букв, напоминающие слова, а также последова-
тельности согласных букв. При предъявлении слов и регулярных неслов
(но не сочетаний согласных) активировались области, показанные на
Рис. А2 незакрашенным эллипсом (левая часть рисунка). Любопытно, что
пациенты с обратимыми повреждениями этих зон часто не способны чи-
тать слова целиком, но могут прочесть их буква за буквой. В случае, когда
пациентам показывали слово "опера", они не могли прочитать его но, мог-
ли назвать буквы по одной и таким образом (вероятно) это сочетание букв
Латеральная
поверхность
Левое полушарие Правое полушарие
20 mm
Срединный
разрез
Рис. А2. Зоны коры мозга человека, активируемые при внимании. Зоны внимания изображены
в виде закрашенных фигур на латеральной (снаружи) и медиальной (поперечное сечение) по-
верхностях левого и правого полушария. Видно, что теменные доли (закрашенный квадрат)
входят в зону внимания, правые передние доли связаны с состоянием бодрствования; ромбы
показывают переднюю часть зоны внимания. Овал и круг указывают зоны обработки слова,
связанной с его зрительной формой (эллипс) и семантическими ассоциациями (круг).
Методы нейрофизиологии
543
представлялось в слуховом коде. Другие зоны мозга "перехватывали" эту
активность и тогда эти пациенты могли сказать, что это за слово. Исследо-
вания мозга при помощи ПЭТ указывают также на то, что в определенных
типах внимания задействованы также другие зоны, что отражено на
Рис. А2.
Нейрокогнитология памяти
Нейрокогнитология, называемая также нейропсихологией сложилась
из неврологии и когнитивной психологии. Ее определяют как "исследова-
ния на стыке неврологии и когнитивной психологии, особенно теорий па-
мяти, ощущения и восприятия, решения задач, языковой обработки, мо-
торных и познавательных функций".
Современные исследования нейрокогнитологии памяти -занимаются
вычерчиванием кривых топографии мозга, прослеживанием "следов" па-
мяти и определением нервных изменений в мозге, связанных с формиро-
ванием и изменением памяти. В этих исследованиях используются опи-
санные выше технологии построения образов работы мозга (например,
ПЭТ, ЯМР, ЭЭГ), а также электрическое зондирование мозга (например,
минутная электрическая стимуляция с целью вызова воспоминаний), вве-
дение химических веществ и препаратов, влияющих на передачу нервных
импульсов в синапсах (например, фармакологических средств лечения и
изучения памяти, способных ее улучшать или ухудшать) и изучение пато-
логических случаев необычных расстройств памяти (см. вставку ниже).
Когда составляется карта областей мозга, связанных с теми или ины-
ми видами и функциями памяти, учитывается непосредственная роль трех
отделов мозга, хотя следует подчеркнуть, что функции памяти разбросаны
по всему мозгу. Как показано на Рис. A3, такими отделами являются: ко-
ра - наружная поверхность мозга, которая предположительно участвует в
познавательной деятельности высшего порядка (мышлении, решении за-
дач и запоминании): мозжечок - структура, похожая на цветную капусту,
Из истории болезни. Особый случай потери памяти
Несколько лет назад пациент К.В., или какую песню он сейчас спел и
работавший музыкальным продю- т.п.) исчезали вскоре после собы-
сером на Би-Би-Си, заболел ред- тия. По словам его жены, "он ока-
кой формой энцефалита (заболе- зался навсегда на "стертой дорож-
вания, сопровождающегося воспа- ке записи". И все же, как (Ш уди-
лением мозга). В его случае это вительно, он помнил слова песен,
привело к частичной потере памя- мог дирижировать хором, и его
ти, так что содержимое его крат- музыкальные способности, видимо,
ковременной памяти сохранялось сохранились. Похоже, что в одних
всего несколько секунд. Его вое- частях мозга хранятся факты (име-
поминания об обычных событиях на, образы и события), а в других-
(например, что он ел на завтрак, процедуры (как что-либо делать).
Нейрикогнитологин - американский эквивалент европейского термина нсй-
рипсихцлогия. - Прим. ред.
Приложение
544
находящаяся у основания мозга и регулирующая моторные функции и
моторную память, и гиппокамп - S-образное образование глубоко внутри
обоих мозговых полушарий, которое, как полагают, обрабатывает новую
информацию и направляет ее к частям коры на постоянное хранение. (Ве-
роятно, в случае с К.В. был поврежден гиппокамп, поскольку память на
прошлые события осталась ненарушенной, но образовать новые воспоми-
нания было очень трудно.) Исследования мозга указывают на то, что два
типа памяти - процедурная и. декларативная - связаны с этими глав-
ными структурами. Процедурная память хранит моторные навыки, такие
как письмо от руки или на машинке или (возможно) способность ездить
на велосипеде; она располагается в основном в мозжечке. Декларативная
память содержит сведения и знания о мире, такие как имя любимой те-
тушки, местонахождение ближайшей пиццерии, значения слов и целая
уйма другой информации, и все это хранится в коре мозга.
Благодаря замечательной новой технике удается лучше узнать, как
устроен мозг человека. Еще интереснее для когнитивных психологов от-
крытие функциональных свойств мозга, их связей между собой, а также с
памятью, восприятием, эмоциями, языком и другими когнитивными функ-
циями. Психологи давно выдвинули предположение о существовании двух
типов памяти - кратковременной и долговременной, что подтверждалось
множеством психологических данных. Теперь, однако, появились свиде-
тельства, основанные на структурных и функциональных характеристиках
мозга.
Становится также очевидным, что сенсорная информация направляет-
ся в кору вскоре после ее получения. Здесь среди нейронов образуются
временные связи, сохраняющиеся только короткое время, но достаточное
для совершения таких несложных действий, как запоминание телефонно-
го номера обычной длины. Чтобы эти впечатления стали постоянными,
должен произойти процесс долговременного потенцирования (ДП)
Кора мозга
Рис. A3. Гиппо-
камп, находящийся
под двумя главными
мозговыми полуша-
риями, видимо, за-
нимается обработ-
кой и распределе-
нием поступающей
информации, кото-
рая хранится затем
в коре мозга и моз-
жечке.
Мозжечок
Спинной мозг
Он состоит в том, что у нервных клеток, подвергнутых быстро повторяю-
щейся стимуляции, способность реагирования расширяется на продолжи-
тельное время.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81