Золотые энцефалограммы

Не существует двух одинаковых энцефалограмм даже у одного и того же человека, как нет вообще ничего одинакового. В прошлой статье уже был разбор, как работает ЭЭГ простым языком в двух словах; здесь же речь будет не о самой нейровизуализации, а об интересных историях и персонажах, где ЭЭГ играло роль, иногда не первую. Мне захотелось создать дополняемый список таких историй и энцефалограмм, которые необычны и объединены красотой случая. В принципе, перечислять необычное легко: достаточно взять популярные на сей день экстремумы: ЭЭГ во время секса, в космосе, под ЛСД и в Марианской впадине – если бы ещё это было возможно. Но хотелось другого. Случаи здесь отобраны по некоторому внутреннему критерию и, в общем, распределены хаотично.

Ксенокортикография

Когда упоминаешь эту тему, сложно не поддаться соблазну рассказать про Джона Лилли, психоделического титана и исследователя сенсорной депривации, писателя и просто мечтателя, среди прочего пытавшегося наладить общение человека и дельфина. Строго говоря, Лилли делал не совсем ЭЭГ: он вживлял тончайшие электроды в мозг, а не располагал их на поверхности головы. Это можно понять: не было такого аппарата, который бы работал неинвазивно в воде. Лилли исследовал дельфинов, находя некоторые сходства и описывая их предполагаемую коммуникацию похожей на культуру кочевников с устным преданием и т.д. Так это или нет, но ясно, что дельфин – не самый чуждый нам разум из морской пучины.

Помимо млекопитающих, на обладание весьма высоким уровнем сознания существуют другие претенденты. Теодор Баллок, отец-основатель нейроэтологии, одним из первых предложил сравнить эти разношёрстые виды между собой. Идея была обнаружить общее и отличающееся в различных нервных системах. В далёком 45‑м, применяя ЭЭГ (ЭКоГ – то же, что и Лилли), он сопоставил активность мозга различных животных и нашёл много общего с человеческим. Начиная с 55 года началось изучение, а где-то в 84‑м сделан первый «метаанализ» цефалоподов.

Осьминоги, а речь о них, обладают самым гистологически разнообразным и развитым мозгом среди беспозвоночных. Другое их отличительное свойство: они почти не переносят анестезию и часто гибнут. Снять энцефалограмму с невредимого осьминога – не за хлебом сходить, и Баллок с коллегами эту сверхзадачу решили выполнить. Одного осьминога словили в Которе, других в Ла-Хойя и округе Сан-Хуан, штат Вашингтон. Исследователи сильно переживали, не отложили ли часть испытуемых яйца, поскольку физиологическое состояние могло сильно измениться. Однако всё обошлось. Самое сложное – подобрать минимальный наркоз и подключить приборы. Решили использовать уретановый анестетик концентрацией до 2,5%, и при таком раскладе на внедрение электродов оставалось не больше 5–10 минут. После этого животное помещали в свежую морскую воду и ждали, пока цвет и текстура кожи не станут похожими на нормальные.

Осьминоги отнеслись к затее со скепсисом. Так, octo­pus bimac­u­la­tus «во время установки ЭЭГ-сета выплёскивал поток воды в экспериментатора чаще, чем в случайном направлении». Это расценили как хороший знак.

Не так давно люди обратили внимание на цефалоподов более пристально. Отметили их высоченный по многим меркам интеллект, игровое поведение и удивительную физиологическую чуждость. Например, большая часть их ЦНС сосредоточена в щупальцах. Можно осторожно поспекулировать, что между ними и мозгом существует равнозначный альянс, подобный альянсу инструментов оркестра, играющего общую интеллектуальную симфонию. Или, возможно, это раздробленный разум. Но это только картинки в голове.

Увы, для тех осьминогов история не закончилась хорошо: бедолаг распяли, пригвоздили к дощечке и надели на голову пакет. Кому-то из них отрезали щупальца. Но история, о которой идёт здесь речь, произойдёт в недалёком будущем: в 2018 году лаборатории Университета Род-Айленда дали грант на создание настоящего подводного электроэнцефалографа, который не будет ржаветь и причинять дискомфорт другому даже во имя нашей великой цели – выйти с ним на контакт.

Самоизоляция до мэйнстрима

Был такой анекдот про «не путай туризм и эмиграцию»: Бог, а можно мне на денёк в ад? Ой, как там здорово, а можно на недельку? Ух ты, а насовсем? А ты точно этого хочешь? Мишель Сифр был из тех, кто решил пойти до конца. И поскольку сейчас большая часть из нас сидит на карантине, можно примерно представить, что он ощущал.

Начиная, вроде, с восьмой минуты, мы начинаем немного переоценивать скорость течения времени (до восьмой – наоборот, недооцениваем). Сифр провёл над собой этот эксперимент продолжительностью в два месяца. Будучи спелеологом, он спустился в пещеру на 130-метровую глубину, где должен был жить, субъективно отмеривая сутки и оценивая самочувствие без часов. Opus mag­num самопознания. Когда всё закончилось, он удивился: ему казалось, что прошло только 20 дней. В лагере нашли беспорядок. Спустя некоторое время он перестал расставаться с зеркальцем, потому что ему чудилось, будто перед ним был кто-то другой. На глубине руд деперсонализация, наверное, даже не самое худшее соседство. На свет его выносили на руках – пребывание на глубине, очевидно, не лучшим образом отразилось на его самочувствии.

С процентом предсказуемых вещей и явлений в пространстве связывают состояние сознания. Меняется пространство – начинается ИСС. Через десять лет, в возрасте тридцати трёх, Сифр повторит попытку, проведя под землёй двести пять дней. Он объяснит её необходимостью исследовать сон: его биоритмы и динамику в экстремальных условиях. А вот и фотография того энцефалографа, который ему подарил Хьюстонский центр NASA. 

После второго эксперимента на поверхность он выйдет самостоятельно, но коллеги будут продолжать задаваться вопросом: что в действительности толкнуло его в бездну во второй раз?

Исследователь пыли

Космическая медицина была отраслью, разрабатывавшейся на скорую руку в гоночных реалиях сверхдержав. Если брать шире, она попадала в сферу исследований человека в экстремальных ситуациях: подводников, полярников, работников подземелья, нефтяников и т.д.. ЭЭГ, безусловно, выступала одним из модных в то время методов.

Первый отряд космонавтов, в который входил Гагарин, и все последующие отряды проходили испытания в так называемых сурдокамерах: барокамерах серии СБК-48 Института авиационной и космической медицины, представлявших из себя глухую железную будку с имитацией шлюза, полностью отрезающую человека от внешнего мира. Эти камеры, безусловно, имитировали нагрузку на психику вследствие сенсорной депривации. Испытания в основном проводились научными группами Кузнецова О.Н. и Лебедева В.И. – двух отцов-основателей космической психологии в СССР.

Конечно, сенсорная депривация в сурдокамере не похожа на абсолютную, применявшуюся для пыток в секретных тюрьмах ЦРУ (кстати, они же сами и рассекретили), целью здесь было сымитировать консервную банку космического корабля. Вследствие чего “спецэффекты” были не такими явными и яркими и, согласно данным исследователей, наблюдались лишь в единичных случаях.

Типичный эксперимент занимал несколько дней, изредка доходя до рекордных 15 суток. Среди нежелательных эффектов встречались: сновидения, принимаемые за реальность, иллюзии узнавания, клаустрофобная ксеноскопофобия, когда испытуемый ощущал себя заключённым легендарной тюрьмы Паноптикум, раздвоение и деперсонализация, как у Мишеля Сирфа. Изредка встречались сверхценные идеи.  

В одиночестве и изоляции, говорили учёные, человек теряет социальные корректировки, что отражается на образе его мысли. С одной стороны, мышление становится свободным и самостоятельным, с другой – человек начинает плыть из пределов допустимого в состояние, которое можно назвать «полубредовым». Что напоминает нам о философских парадоксах свободы и контроля, а также о факте мощной взаимообусловленности: кто долго не общался с людьми, думает всё более «странно» с их точки зрения.

Вот и в сурдокамере модели СБК-48 произошёл такой случай. Испытуемый Ц. – инженер и мечтатель – выполнял ряд рутинных экспериментальных задач. Однажды он отвлёкся по какому-то неустановленному поводу, а через некоторое время это вошло в привычку. Ц. начал производить измерения и делать записи вне программы, чем заинтересовал наблюдавших его спецов. Возможно, они не удивились бы, обнаружив оформленный под научную работу текст с диаграммами и математическими расчётами, – если бы темой труда не оказалась пыль.

Циркуляция, сезонные и суточные распределения, объёмы и путь распространения пыли казались Ц. значительным прорывом, открытием, требующим огласки, но не обрадовали остальных. Несмотря на техническое образование Ц., труд оказался набором псевдонаучных идей, наивных выводов и слишком поспешных следствий, граничащих с нарушением логики.

Впрочем, это лишь часть картинки: наверняка можно представить себе сознание, которому проблема пыли важна, – в конце концов, чем эта проблематика хуже других? Вот ты сидишь в одиночной камере и думаешь о вечности, падает пыль. «Ибо пыль это плоть – / времени: плоть и кровь».

Многие испытуемые СБК-48 проверялись на энцефалографе, представленном на фото. Вероятно, и Ц. не был здесь исключением. Текст 147-страничного труда, конечно, не сохранился. Номер журнала «Вопросы психологии» за 65 год, где с минимальным шансом могли оказаться его энцефалограммы, тоже не сохранился в сети. Они – неразборчивые энцефалограммы старого образца – стали для нас пылью.

Мозги из банки

Идёт мирок, качается, вздыхая на ходу. И не замечает свои шажки по узкой доске, которая скоро оборвётся в светлое будущее. Ещё один такой шаг – искусственные органоиды, или минимозги в банке, выращенные из стволовых клеток человеческого неокортекса.

Органоиды, конечно, не похожи на настоящий мозг: они мельче, примитивнее, их связи и структуры случайны. Однако есть и важные сходства: внутренние связи нейронов, биоэлектрическая активность и структура развиваются по одним и тем же закономерностям. В течение месяцев в них появляются клетки с разными нейромедиаторами, а частота импульсов – то, что не удавалось достичь на двумерных живых моделях нейросетей, – возрастает до знакомых 15 герц.

Так выглядит, пожалуй, самый необычный ЭЭГ-девайс – MEA, то есть Mul­ti­elec­trode Array, представляющий из себя углубления с большим числом микроэлектродов в каждом. Органоид – или иное – помещается внутрь, и производится запись активности нейронов.

В исследованиях группы из Университета Калифорнии использовался 12-ячеечный MEA с 64 электродами в каждой ячейке – технологическое чудо. А год назад вышла статья: электрофизиологическая активность самых долгоживущих органоидов напоминала электрофизиологическую активность младенца. Конечно, не один в один, а лишь в общих чертах, т.к. сравнить их инструментально почти невозможно.

Но что мы будем делать, если органоид по подобию мозга вдруг обретёт сознание? Одна из исследовательских групп уже заявила, что по этическим соображениям моментально прикроет эксперимент. Вопрос о том, как они узнают, что ещё не поздно, – остаётся за скобками.

Машина для ERP

Иногда энцефалограмма кажется старой как мир, и некоторые методы её анализа тоже покрыты сединами. Долгое время из-за отсутствия вычислительных мощностей и меньшего взаимопроникновения математиков и естественников такие интересные виды анализа, как time-fre­quen­cy analy­sis, спектральные и т.д., не использовались. Применялся анализ ERP, или event relat­ed poten­tial, или когнитивно-вызванных потенциалов, в основе которого лежали два прозрения. Первое: время реакции у мозга короткое, и в экспериментах со стимульным материалом имеет смысл смотреть на изменение в малом временном интервале. Второе: если шум на электродах случаен, при наложении сотен проб друг на друга, шум самоустранится, оставив сигнал – тот самый ERP.

Сейчас с этим справится любой телефон, но, представь себе такое, Илон Маск, – машина для вычисления ERP в доцифровую эпоху? Её изобрёл Джордж Дункан Доусон, сын Джорджа Дункана Доусона, в далёких 40‑х. Сын патолога и талантливый инженер с медицинским бэкграундом, Доусон даже построил свой собственный одноканальный diy-аппарат – всё как мы любим. Во время своей работы он открыл, что миоклонические сокращения мышц при эпилепсии связаны с большой амплитудой на электродах, расположенных над моторной корой. Одним из его любимых авторов был лорд Кельвин.

Dm_F