Нервные клетки с программами действии:


...

Открытие зеркальных нервных клеток

Джакомо Риззолатти (Giacomo Rizzolatti), директор Института физиологии Пармского университета, не только сам отличается очарованием итальянского Альберта Эйнштейна, также очень привлекательны и сделанные им открытия. Встреча с ним, состоявшаяся некоторое время тому назад, произвела на меня глубокое впечатление. Я встретился с человеком ясного ума, способного к быстрым ассоциациям, с человеком, который осознал, что значение результатов его исследований выходит далеко за пределы его специальности. Вместе со своими сотрудниками он уже давно занимается изучением вопросов о том, как мозг управляет планированием и выполнением целенаправленных действий. Поэтому неудивительно, что умные командные нейроны типа Астерикса уже почти 20 лет являются темой его научных исследований. В 1980-х годах он начал проводить эксперименты с обезьянами. Позднее, в конце 1990-х годов, на основании схожести головного мозга обезьян и людей, Риззолатти распространил сферу своих исследований и на человека. Результаты, полученные при исследовании людей, оказались идентичными результатам исследований обезьян. В 1996 году, исследуя мозг обезьян, он сделал следующее наблюдение. Множество командных нейронов животных были под наркозом подсоединены к очень чувствительным измерительным датчикам. Когда животные проснулись после наркоза, то без каких-либо дополнительных воздействий на нервные клетки удалось точно зарегистрировать, когда и с какой частотой они посылали свои сигналы. Таким образом, ученые смогли идентифицировать отдельные командные нейроны и соотнести их с конкретными действиями. Каждая из этих нервных клеток подавала сигнал тогда, и только тогда, когда обезьяна выполняла определенное действие.

Звездой в этом ансамбле исследованных клеток оказалась нервная клетка по типу Астерикса, управляющая действиями, которая подавала сигнал тогда — и только тогда, когда обезьяна тянулась лапой к ореху, лежащему на столе7. У этой клетки имеется план выполнения именно этого действия, и никакого больше. Ни при взгляде на орех, ни при каких-либо иных хватательных движениях лапы, то есть без ореха, эта клетка не проявляла никакой активности. О том, что это действительно был план действий, закодированный в этой клетке, а, например, не вид ореха, свидетельствует следующий вариант этого эксперимента: нервная клетка посылала сигнал и в тех случаях, когда обезьяна была вынуждена хватать орех в полной темноте, после того как его показали ей при свете. Риззолатти идентифицировал у животного командный нейрон, который кодировал план акции «хватание ореха, лежащего на поверхности». Каждый раз, когда обезьяна выполняла это действие, акция начиналась с биоэлектрического сигнала этой нервной клетки. Но это еще не все. Ученые заметили еще удивительное, а именно: эта нервная клетка активизировалась и тогда, когда обезьяна наблюдала, как кто-либо другой брал орех с подноса. Легко понять, что это означало. Это наблюдение произвело сенсацию в нейробиологии.


7 Ради точности следует указать на то, что такая нервная клетка, естественно, всегда связана с несколькими другими нейронами, то есть является элементом сети нервных клеток. Программа действия заложена не только в отдельной клетке, а в сети, к которой она относится.


Сенсация состояла в своеобразном нейробиологическом резонансе.8 Наблюдение за действием, производимым другим существом, активизировало у наблюдателя, в данном случае у обезьяны, собственную нейробиологическую программу, а именно как раз ту программу, которая могла бы привести у нее к выполнению того же действия. Нервные клетки, которые способны реализовать в собственном организме определенную программу, но которые также активизируются сами при наблюдении или ином способе сопереживания выполнения этой программы другим индивидом, называются зеркальными нейронами.9


8 Резонанс (в переводе с латинского «отголосок, отклик») первоначально исследовался как физическое явление: колебание струны музыкального инструмента может привести к колебанию других струн и к их совместному звучанию.

9 Зеркальные нейроны или зеркальные нервные клетки в английской специальной литературе называются «mirror neurons».


Однако зеркальные нейроны могут быть приведены в резонанс не только в результате наблюдений за действиями, производимыми другими лицами. Такой же эффект вызывают звуки, типичные для производимого действия. Если в описанном эксперименте орехи будут завернуты в бумагу, шелестящую при развертывании. то этого звука будет достаточно для активизации у обезьяны соответствующих зеркальных нейронов, управляющих действиями. Человеку достаточно услышать разговор о каком-то действии, чтобы привести в резонанс зеркальные нейроны. Вывод: не только наблюдения, но и любые восприятия процесса, выполняемого другими, могут активизировать зеркальные нейроны в головном мозге наблюдателя.

Явление зеркального отражения можно продемонстрировать и на примере человека. Для этой цели используются методы нейровизуализации, с помощью которых можно получить изображения срезов головного мозга без вмешательства в организм исследуемого человека. Эти методы позволяют получать изображения активных нейрональных сетей в определенный момент времени или в определенной ситуации. В настоящее время одним из наиболее часто используемых методов является функциональная ЯМР-томография.10 Испытуемый помещается в камеру, в которой могут быть установлены небольшой монитор и устройство ручного управления, например джойстик, а также микрофон и наушники, поэтому испытуемые имеют акустический контакт с внешним миром, и их могут подвергать различным экспериментальным процедурам. ЯМР-томограф дает цветные изображения активизирующихся при этих процедурах областей исследуемого головного мозга. С помощью таких методов, как ЯМР-томография, можно доказать явления зеркального отражения. У людей, наблюдающих за действиями других, активизируются сети их собственных командных нейронов. У них появляется резонанс именно в тех нейрональных сетях, которые активизировались бы в том случае, если бы испытуемые сами выполняли соответствующее действие.


10 К современным методам исследований относится наряду с функциональной ЯМР-томографией также позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).


Относительно людей можно сделать и некоторые другие наблюдения, которые невозможно получить с обезьянами, так как они не понимают наших указаний. Управляющие действиями нервные клетки активизируются не только при наблюдении за действиями других. Они подают сигналы и тогда, когда испытуемого просят представить себе соответствующее действие. Но самый сильный сигнал исходит от них в тех случаях, когда человека просят синхронно воспроизвести наблюдаемое действие. Зеркальные нейроны премоторной системы, управляющей действиями, находятся у человека в той же области головного мозга, в которой расположены и нервные клетки, отвечающие за генерацию речи. А что, если язык состоит не из чего иного, как из представлений о программах действий?