В первую очередь, вспомним, что представляют собой инвазивные методы нейровизуализации. Это методы, которые вовлекают прямой доступ к коре головного мозга и позволяют манипулировать с мозговой тканью напрямую.
Какими же преимуществами обладает этот метод?
Естественно, этот метод позволяет нам обеспечить высокое пространственное и временное разрешение.
Поскольку электрод подводится напрямую к нейрону, мы можем регистрировать в тот же момент времени, когда был послан электрический сигнал, ответ на подведенном электроде. Кроме того, в зависимости от сложности того организма, с которым мы ведем работу, например, от мыши к человеку, позволяет нам регистрировать активность либо групп нейронов в случае высокоорганизованного организма, либо же отдельных нейронов в случае менее сложно организованного организма.
Основным недостатком такого метода является его травматичность, связанная с высокой вероятностью повреждения как интересующих нас тканей, так и тканей, которые лежат на пути доступа при подведении этого электрода.
Поговорим немного об истории этого метода.
Активно в практику нейронаук инвазивный метод был введен в прошлом веке, 50-60-е годы, когда учеными Хьюбеллом и Визелем были зарегистрированы нейроны и ответы от зрительной коры кошки на предъявление сетчатке разнообразного типа простых зрительных стимулов, например, различные степени наклона освещенной полоски.
Использование методов регистрации активности с помощью таких электродов позволило картировать первичную зрительную у кошки и составить карту нейронных ответов: какие именно клетки реагировали на различные проявления данного признака - наклона светящейся полоски.
Метод регистрации активности с помощью глубинных электродов также использовался и для изучения мозга человека. Исследование, которое мы хотели бы использовать для иллюстрации данного метода, получило кодовое название "Исследование нейрона Дженнифер Энистон".
Это исследование также, как и исследование Хьюбела и Визела использовало регистрацию с помощью глубинных электродов, но в качестве целевой области была выбрана не первичная зрительная кора, а область в медиальной височной коры мозга человека. Область, которая отвечает за анализ более сложно организованных стимулов.
Что было показано в этом исследовании?
Если бы вы были испытуемым данном исследовании, вы наблюдали бы на экране компьютера различные фотографии объектов, например, фотографию Эйфелевой башни или паука, фотографии различных медийных лиц, в данном случае фото Джулии Робертс и Дженнифер Энистон. На иллюстрации выше также представлен схематичный график нейронного ответа, групп тех нейронов, к которым был подведен глубинный электрод в медиальной височной доле.
Что мы здесь видим?
Что только для тех фотографий, где изображена Дженнифер Энистон, наблюдается схематичный нейронный ответ от тех групп нейронов, к которым был подведен электрод, и эти нейроны никоим образом не активировались, не посылали электрический сигнал, когда человеку предъявлялись либо фотографии других селебрити, либо фотографии нейтральных объектов.
В рамках этого исследования были выявлены и нейроны, которые отвечали, подавали нейронный ответ, электрический сигнал на предъявления фотографий Холли Берри или солиста Сиднейского оперного театра.
Означает ли это, что в нашем мозге существуют определенные единичные нейроны, которые специализировано избирательно, селективно, реагируют на определение им конкретной информации, например, единичные нейроны, которые способны обрабатывать информацию только об изображении актрисы Дженнифер Энистон или же нейроны, которые селективно могут узнавать только актрису Холли Берри и не используются для обработки информации никаких других зрительных стимулов?
Отнюдь нет. Это исследование показало, что возможно определить нейроны, которые принадлежат нейронным сетям, включающим в себя распределенную группу нейронов, которые в свою очередь чувствительны к параметрам определения какого-либо конкретного лица.
Поговорим о неинвазивных методах изучения мозга.
Главное преимущество таких методов - это нетравматичность, нам не требуется иметь непосредственный доступ к мозгу человека и вносить в него какие-либо изменения для того, чтобы получить информацию о его активности в данный момент.
К группе данных методов мы можем отнести как прямые методы регистрации активности мозга, т.е. те методы, которые позволяют оценить электрическую активность (методы электроэнцефалограммы и магнитной энцефалограммы), те методы, которые позволяют косвенно оценить активность мозга (фМРТ - метод регистрации изменений гемодинамических параметров) и также метод айтреккинга, который напрямую не позволяет нам оценить активность мозга, но позволяет по поведенческим характеристикам, а именно, по движением глаз и изменениям ширины зрачка, оценить те или иные параметры наших психических функций, например, насколько загружено внимание.