Соционический форум SOCIOCLUB.ORG

Я сделал небольшую компиляцию по зеркальным нервным клеткам. Их обнаружили в 1990-х годах, когда группа итальянских неврологов исследовала мозговые процессы у макак и наткнулась на интересную группу клеток на участке коры головного мозга, который отвечает за моторику. Нейроны активизировались не только когда обезьяна выполняла действия сама, но и когда те же движения выполнял экспериментатор, а обезьяна за ним наблюдала. Так как реакция нервных клеток была идентичной, их назвали зеркальными. Позднее подтвердилось, что зеркальные нейроны есть и у человека. Например, люди, чаще всего не замечая этого, напрягаются, наблюдая падение прохожего, или щурятся, когда кто-то пытается вдеть нитку в иголку. Тот же эффект наблюдается и на уровне ощущений, эмоций, состояний (стоит только вспомнить, что когда в холодную погоду видишь легко одетого человека, и самого пробирает мороз). Открытие зеркальных нейронов проливает свет на процессы бессознательного обучения, имитации, психологию толпы, а также даёт надежду на лечение аутизма, шизофрении.

Зеркальные нейроны были впервые обнаружены итальянскими учеными Галлезе, Риццолатти и другими из Пармского университета. В начале 1990-х годов они начали изучать мозг мартышек. Вживляя в него электроды, они изучали активность нейронов в одной определенной зоне обезьяньего мозга — зоне Ф5. У человека ей соответствует зона Брока в левом полушарии, связанная, как сегодня считается, с процессом речи. Зона Ф5 у мартышек расположена в той части коры, которая заведует обдумыванием и осуществлением движений, и нейроны в зоне Ф5 становятся активными («выстреливают» сигналы), когда обезьяна выполняет какие-либо целенаправленные моторные действия.

И вот, показывая мартышкам, что они должны сделать, экспериментаторы неожиданно обнаружили, что нейроны зоны Ф5 выстреливают так, как если бы обезьяны сами выполняли те действия, которые у них на глазах производил человек. Если же предметы, с которыми это действие нужно было совершить, просто лежали на земле, нейроны Ф5 оставались пассивны. Иначе говоря, они реагировали только на показ, причем реагировали, как зеркало, — мысленно повторяя наблюдаемое действие. Поэтому исследователи и назвали их «зеркальными нейронами».

Тот факт, что зеркальные нейроны именно «повторяли» наблюдаемое действие, а не просто возбуждались при его наблюдении, подтвердился, когда экспериментаторы поощряли обезьян проделать то же действие своими руками. Оказалось, что при этом возбуждаются в точности те же нейроны, что при показе, и характер выстреливания сигналов тоже такой же. С другой стороны, зеркальные нейроны оказались весьма избирательными. Каждая их группа реагировала на какое-то определенное действие (и не реагировала даже на чуть-чуть отличные), причем реагировала строго определенным образом. Все это усиливало впечатление, что зеркальные нейроны — именно зеркальны: с их помощью мозг обезьян как бы постигал мозг экспериментаторов в его внешних проявлениях, в физических действиях.

Открытие зеркальных нейронов неожиданно вывело итальянских исследователей напрямую к давней загадке — могут ли животные понимать себе подобных, и если да, то каким способом. Известно, что матери-бабуинихи зачастую не откликаются на призывы своих заблудившихся в лесу детенышей. Экспериментаторы, обнаружившие этот факт, объяснили его тем, что бабуины не способны понять, что поведение им подобных подобно их собственному поведению. Не видя детенышей, они не понимают, что значат их крики.

Ученые видят в этом одно из проявлений общей проблемы, которую можно определить как проблему «чтения» другого мозга. Несомненно, даже обезьяны в какой-то степени способны на такое «чтение» — во всяком случае, когда видят себе подобных перед собой. Описанные выше опыты итальянских ученых свидетельствуют, что обезьяны способны отчасти «читать» даже мозг человека. Люди наверняка наделены такой способностью — каждый из нас может привести множество соответствующих примеров. Но ученые не могут придти к согласию относительно того, как происходит такое «чтение». Одни считают, что оно осуществляется с помощью «теории другого»: наш мозг, накапливая жизненный опыт и обобщая его с помощью разумных гипотез, постепенно создает у себя своего рода «модель» того, как действует другой человек в тех или иных обстоятельствах, чего следует от него ожидать. По иной теории, «чтение» другого происходит с помощью своеобразной имитации: мы как бы ставим себя на место другого и мысленно имитируем то, что он должен думать, чувствовать и делать.

Открытие зеркальных нейронов не только выводит на эту фундаментальную проблему, но и склоняет отдать предпочтение тому ее решению, которое объясняет феномен «чтения другого» с помощью имитации. (Это, кстати, подкрепляет позицию тех ученых, которые считают, что процессы имитации играют важнейшую роль не только в культурной, но и в биологической эволюции.) Но поначалу зеркальные нейроны были обнаружены только у обезьян. Имеются ли они и у людей? Проверить это с помощью вживления электродов в человеческий мозг, разумеется, нельзя — люди не обезьяны. Но косвенные эксперименты, проведенные Лучано Фадиджо, показали, что при наблюдении каких-то определенных движений соответствующие мышцы подопытных людей непроизвольно сжимались так, словно они сами готовились произвести такие движения. А затем Риццолати и Графтон применили для наблюдения активности нейронов недавно разработанные методы прямой визуализации мозга. Оказалось, что и у людей имеется нечто вроде зеркальных нейронов, причем сосредоточены они в области Брока — той самой, если помните, которая соответствует зоне Ф5 у обезьян.

Значение этого открытия тем более существенно, что область Брока, как уже сказано, связана с речью. Исходя из этого, итальянские исследователи выдвинули дерзкое предположение, что именно зеркальные нейроны были главным фактором появления речи у людей. По их мнению, эти нейроны стали первым мостиком между людьми.

Это могло произойти следующим образом. Наблюдая действия другого человека, первобытный охотник, точно так же, как и мы сегодня, мысленно воспроизводил эти действия с помощью зеркальных нейронов. Одновременно эти нейроны отдавали его собственным мышцам приказ совершать те же действия. Мышцы напрягались соответствующим образом, но сами действия не совершались — их подавляли сильные запрещающие импульсы, обычно подаваемые в таких случаях спинным мозгом. Иногда, однако, напряжение преодолевало запрет и прорывалось в непроизвольном и коротком «подражательном» действии. Такое действие, по мнению итальянских ученых, было зародышем жеста, дававшего возможность другому увидеть, что его «поняли». Иными словами, это был зародыш коммуникации. На следующем этапе из таких жестов родилась и собственно речь, управление которой, как прежде — управление жестами, сконцентрировалось в том участке, где у людей сосредоточены зеркальные нейроны — в участке Брока.

Впрочем, в последние месяцы группа Галлезе как будто бы обнаружила присутствие зеркальных нейронов и в некоторых других областях человеческого мозга, связанных уже не с моторикой, а с ощущениями. И это подвигнуло итальянских исследователей на еще более масштабную гипотезу, согласно которой зеркальные нейроны и осуществляемая ими имитация того, что происходит в мозгу другого человека, могут объяснить и такие явления, как сочувствие к другому человеку, сострадание, а также эмпатия, или «чтение» чувств другого человека. Гипотеза увлекательная и интригующая, но ее еще нужно подтвердить, прежде чем обсуждать.
Михаил Вартбург (полный текст статьи)
Риззолатти — о зеркальных нейронах
- Профессор Риззолатти, чем зеркальные нейроны так отличаются от других клеток мозга? В чем их уникальность?
Джакомо Риззолатти: Зеркальные нейроны — клетки головного мозга, которые активизируются не только когда вы сами выполняете то или иное действие, но и когда вы видите или слышите, как это действие совершается другими. В 1990−х годах мы обнаружили их у обезьян, но открытие было настолько неожиданным, что нам потребовалось несколько лет, чтобы самим в него поверить. Изначально мы исследовали, что происходит в мозге обезьяны, когда она манипулирует предметами. В нашей лаборатории мы изучаем этих животных скорее как этологи, специалисты по поведению. У нас всего две обезьяны, они живут у нас много лет, выполняя разнообразные действия. У обезьян очень широкий репертуар. В Америке на этих животных смотрят как на роботов. Там обезьяна всю жизнь нажимает на одну кнопку. Это позволяет американцам точнее контролировать эксперимент, но при этом теряется масса ценной информации. Я считаю, что свое открытие нам удалось сделать во многом благодаря чуть старомодному этологическому подходу. В нашем эксперименте мы помещали пищу в коробку, откуда обезьяна должна была доставать ее при помощи специальных инструментов. И вот однажды, когда кто-то из нас случайно стал проделывать ту же процедуру, обезьяна на это отреагировала. Хотя сама она не шевельнулась, клетки ее моторной коры пришли в возбужденное состояние. Сначала мы думали, что это какая-то ошибка. А потом предположили, что есть такие странные нейроны, которые активизируются и когда обезьяна самостоятельно выполняет действие, и когда она наблюдает за тем, как это действие выполняет кто-то другой. В 1996 году мы опубликовали большую статью, которую в научном мире сразу хорошо восприняли. Правда, нам повезло: похожие опыты очень скоро начали ставить на человеке. Это был период, когда уже появилась дорогая аппаратура, позволяющая довольно легко рассмотреть, какие зоны мозга активируются во время работы. Такие опыты уже проводились в Америке, Англии — начался настоящий бум, это стало модно.

-- Зачем нужны зеркальные нейроны?
Джакомо Риззолатти: Когда мы обнаружили эти нейроны у обезьян, напрашивался вывод, что они служат для имитации. Но имитация — это очень сложная когнитивная процедура. Большинство этологов сходятся на том, что обезьяны на нее не способны. У людей эти нейроны, безусловно, отвечают и за имитацию, но, на мой взгляд, это уже добавочная, а не изначальная эволюционная функция. Наша идея с самого начала состояла в том, что зеркальные нейроны служат для понимания действий других. Мы можем понимать действия двумя разными способами. Например, давайте представим, как кто-то берет со стола чашку кофе. В первом случае мы могли бы описать происходящее с помощью определенной интеллектуальной процедуры: у нас есть чашка и рука, которая производит хватательное движение. Из этого можно вывести некий смысл — человек берет чашку кофе. Во втором случае цель действия воспринимается нашей моторной системой мгновенно. Картинка как бы отражается нейронами моей моторной коры, заставляя меня прочувствовать наблюдаемую операцию, как бы выполнить ее лично. Мы считаем, что это и есть первоначальный, основной способ, каким мы воспринимаем чье-то действие, — восприятие посредством чувства, а не размышления.
— В чем отличие систем зеркальных нейронов у обезьян и у человека?
Джакомо Риззолатти: У обезьян восприятие очень конкретно, оно привязано к предметам. Они реагируют, когда что-то можно схватить или поймать. У людей системы зеркальных нейронов гораздо более гибкие и «умные». Например, если обезьяне показать, как человек берет со стола апельсин, она без проблем поймет, что происходит. Но если после этого тот же человек будет жестами изображать, что он берет апельсин (хотя никакого апельсина на столе нет), обезьяна не сообразит, что к чему. Имитация действия для нее ничего не значит. Имитация — это основа всей нашей культуры. Почему у людей есть культура, а у обезьян нет? Потому что обезьяны не умеют имитировать Между тем имитация лежит в основе множества социальных функций. Если я могу сделать то же, что и ты, то я могу и почувствовать то же самое. На этом построено, например, восприятие нами эмоций других людей. Когда вы идете в кино и смотрите грустный фильм, ваши зеркальные нейроны заставляют вас сопереживать герою. Если он испытывает боль, больно станет и вам. Еще острее подобные ощущения в личном общении, особенно с теми, кого мы любим.


Более подробно — гипотезы о возникновении речи, аутизме, шизофрении и перспективах эволюции

Истоки человеческой речи

Область F5 (area F5) мозга обезьян, где впервые были обнаружены зеркальные нейроны, соответствует полю 44 коры головного мозга человека. В этом поле у людей также есть зеркальные нейроны, так как различные эксперименты подтвердили, что, когда люди видят или представляют движения рук и лицевой мускулатуры, у них активируется именно эта область. Однако поле 44 доминантного (как правило, левого) полушария интересно не только этим. В нём (а также в расположенном рядом поле 45) находится так называемая зона Брока (открытая, кстати, ещё в XIX веке), которая является центром моторного компонента речи. При поражении этой области коры человек теряет способность произносить слова, хотя продолжает понимать как устную, так и письменную речь.

Этот факт не прошёл незамеченным, и в скором времени появились теории, связывающие речь и зеркальные нейроны. Наиболее известна теория, предложенная Ридзолатти и М. Арбибом (Michael A. Arbib). Эти исследователи предположили, что членораздельная речь у первобытных людей возникла не внезапно в результате случайных макромутаций, как считалось ранее, а в результате постепенного эволюционного процесса.

Согласно этим исследователям, область F5 коры головного мозга обезьян, первоначально отвечавшая за движения рук и мышц лица, благодаря присутствию в ней зеркальных нейронов, которые позволяют имитировать действия других и понимать смысл этих движений, стала в ходе эволюции постепенно изменяться. Сначала эта область позволила первобытным людям общаться на протоязыке при помощи исключительно мимики, жестов и примитивных звуков. Затем область F5 продолжила эволюционировать и превратилась в зону Брока, которая стала центром регуляции голосовой речи. Фактически, согласно этой теории, именно благодаря тому, что в мозге вида Homo sapiens имелись зеркальные нейроны, этот вид смог овладеть речью и создать цивилизацию.

Дефекты зеркал

Но что будет, если зеркальные нейроны перестанут работать или будут работать неправильно? В 2000 году известный нейрофизиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего Вилаянур Рамачандран (Vilayanur S. Ramachandran) предположил, что именно нарушение работы зеркальных нейронов является причиной детского аутизма — нарушения, от которого страдают, в среднем, два ребёнка на тысячу детей.

Аутичные дети стараются отгородиться от внешнего мира и не устанавливать никаких отношений с другими людьми. Хотя их речь сохранна, они практически всегда молчат, но, в отличие от немых, они даже не пытаются объясняться при помощи мимики и жестов. Также аутичные дети не могут воспроизвести действия других людей.

Для того, чтобы продемонстрировать нарушение функций зеркальных нейронов у детей с аутизмом, Рамачандран воспользовался электроэнцефалографией. Ещё в 1952 году был обнаружен ритм мозга на частоте 7–11 Гц, волны которого были похожи на греческую букву «мю». Главной особенностью этого ритма, который так и назвали «мю-ритм», было то, что он исчезал каждый раз, когда человек совершал любое произвольное движение. Позже было показано, что этот ритм исчезает и в том случае, когда, испытуемый наблюдает, как то же самое действие совершает другой человек.

Рамачандран предположил, что реакцию подавления мю-волн можно использовать в качестве простого, надежного и безопасного инструмента для изучения активности зеркальных нейронов. Оказалось, что у аутичных детей, как и у здоровых, мю-ритм блокируется, когда они совершают произвольные движения. Однако в том случае, когда аутичный ребёнок наблюдал за выполнением того же движения другим человеком, подавления мю-волн не происходило. На основании этого Рамачандран заключил, что система моторных командных нейронов у аутичного ребенка оставалась целой и невредимой, но функции его системы зеркальных нейронов были нарушены.

Если гипотеза Рамачандрана действительно верна, то при помощи простой регистрации мю-ритма можно будет диагностировать аутизм на самых ранних стадиях. Тем самым, возможно, удастся помочь таким детям, начав терапию этой болезни ещё до того, как проявятся её основные симптомы.

Система управления зеркалом
Очевидно, что у зеркальных нейронов, так же, как и у остальных функциональных систем мозга, должна быть своя система управления. При активации зеркальных нейронов именно эта система должна отличать собственные движения от чужих, свою речь от чужой, свои эмоции и чувства от эмоций и чувств других людей. Также эта система должна тормозить слишком сильное или нежелательное отражение. Например, если кто-то зевает, то мы, заметив это, как правило, тоже зеваем, но в случае, если это происходит в месте, где зевать крайне не желательно (например, на собрании или в гостях за столом), мы можем сдержать это своё желание.

А что произойдёт, если эта система нарушится? Что будет, если мы перестанем контролировать работу зеркальных нейронов? И хотя существование системы контроля зеркальных нейронов пока ещё окончательно не доказано, и она является исключительно предположением, но давайте ради интереса всё-таки рассмотрим этот вопрос.

В случае какого-либо дефекта этой системы мы, вероятно, потеряем возможность тормозить зеркальные нейроны и не поддаваться их сигналам, а как результат мы начнём постоянно имитировать других людей. Если кто-то рядом с нами выполнит какое-то движение, то мы начнём повторять его; если кто-нибудь начнёт говорить, то мы начнём вслух повторять за ним его же слова, не обращая внимания на то, что это выглядит довольно глупо. В психиатрической практике эти симптомы давно известны и носят названия, соответственно, эхопраксия (echopraxia) и эхолалия (echopraxia). Причём эти симптомы, как правило, характерны для такого заболевания, как шизофрения.

В настоящее время считается, что шизофрения возникает из-за нарушения работы префронтальной коры. И действительно, при поражении этой области мозга наблюдаются многие симптомы, характерные для шизофрении — бездеятельность, эмоциональная тупость и регресс поведения. Однако для шизофрении характерны и так называемые «продуктивные симптомы», а именно бред и галлюцинации, которые одним лишь нарушением префронтальной коры объяснить невозможно. Если мы предположим, что причиной шизофрении является нарушение пока гипотетической системы, управляющей зеркальными нейронами, то многие симптомы этой болезни получают своё объяснение.

Так, при шизофрении часто наблюдаются слуховые галлюцинации — больной слышит различные голоса. Они могут вслух повторять его мысли, могут комментировать все его действия, а могут спорить друг с другом. Очевидно, что в данном случае происходит ошибка в интерпретации работы зеркальных нейронов и человек воспринимает свою собственную внутреннюю речь как речь чужую, внешнюю. Понятно, что если постоянно слышишь голоса, которые повторяют твои мысли, то рано или поздно разовьётся бред преследования, характерный для шизофрении. Больному начнёт казаться, что кто-то постоянно читает его мысли.

Мало того, ситуация начнёт усугубляться тем, что любые обрывки чужой речи, которые попали в сферу сознания больного, из-за того, что не работает система управления зеркальными нейронами, начинают восприниматься как собственная внутренняя речь. Соответственно, человеку начинает казаться, что некоторые таинственные силы влияют на его мысли. Вот несколько типичных высказываний таких шизофреников: «Я думала о моей матери, но внезапно мои мысли были удалены из моего сознания при помощи френологического вакуум-экстрактора, в моём сознании ничего не осталось» или «Он использовал моё сознание как экран и послал в него свои мысли, как вы рисуете картину».

Аналогичная ситуация происходит с движениями и эмоциональными реакциями. Классический шизофренический бред внедрения эмоций и навязчивых движений («Это не мне плохо, просто они внедряют ощущение несчастья в мой мозг. Они заставляют меня смеяться без причины», «Это приходит ко мне из отдела рентгеновских лучей и не имеет ко мне никакого отношения, этого хотят они, поэтому я беру бутылку и пью из неё», «Это моя рука и её кисть двигаются, мои пальцы берут ручку, но я не управляю ими. То, что они делают, не имеет ко мне никакого отношения» и т.п.) также можно объяснить дефектом системы управления зеркальными нейронами. В частности, эта система недостаточно тормозит слишком сильное отражение в зеркальных нейронах, находящихся в премоторной и поясной коре, что и приводит к тому, что стоит больному только вообразить или заметить какие-либо действия или эмоции, как он сразу это всё выполняет, как ему кажется, против своей воли…

Впрочем, предположение о причастности зеркальных нейронов к развитию шизофрении потребует, конечно, дополнительной проверки. Однако если оно окажется верным, то, возможно, в скором времени появятся простые методы диагностики и лечения этой исключительно человеческой болезни.

Что же дальше?

Если действительно допустить, что благодаря развитию «зеркальных» нейронов обезьяна научилась понимать других обезьян, смогла с ними общаться, овладела речью и за счёт этого обрела сознание и назвала себя человеком, то возникает вопрос, что же дальше? Различные исследования свидетельствуют, что некоторые гены, влияющие на развитие мозга, продолжают эволюционировать до сих пор. Если предположить, что «зеркальные» нейроны продолжат свою эволюцию, то к чему это приведёт? Сказать наверняка, конечно, нельзя, но вероятно благодаря развитию таких нейронов люди далёкого будущего будут настолько хорошо уметь различать и интерпретировать мельчайшие движения, интонации и мимику других людей, что современному человеку они покажутся настоящими телепатами, а мы им — примитивными обезьянами...

(полный текст статьи)

:wub: :thumbup: