Мы сделали сенсоры и вставили их в трехдюймовые присоски, которые крепятся к голове косатки для записи мозговых волн. Дрессировщики океанариума приучили косаток неподвижно держаться у края бассейна, пока мы закрепляли присоски. У косаток нет ушной раковины или наружного уха. Они воспринимают звуки под водой через челюсть. Поэтому мы проигрывали им звуки под водой при помощи специального устройства с уместным названием гидрофон.
Исследование было сопряжено с большими техническими трудностями, но через два года разработок и доработок, испытаний и проверок мы разобрались, как надо записывать мозговые реакции косаток на звуки. Мы воспользовались тем, что мозг автоматически реагирует на звуки, если они на различаемых им частотах. Это называется акустический стволовой вызванный потенциал (АСВП), он очень короткий, длится всего семь миллисекунд. Фактически это последовательность реакции первых семи нейронных ядер слухового пути, по мере того как мозг распознает звук. То есть, когда мы регистрировали АСВП, это значило, что косатки различают звук такой частоты. И наоборот, если мы не видели АСВП, это значило, что киты на такой частоте звуков не слышат. Эта техника обычно используется для диагностики проблем со слухом у детей, повреждений при травмах мозга или для оценки потери слуха, например из-за частого посещения рок-концертов.
Мы обнаружили, что косатки могут воспринимать частоты в десять раз выше, чем может слышать человек. Также они слышат звук на гораздо более низких частотах. Благодаря этой работе флот США изменил программу своих океанских экспериментов. Исследования ВМФ были скорректированы таким образом, чтобы шумы, производимые в ходе экспериментов, не вмешивались в оптимальные частоты, воспринимаемые косатками. Запись мозговой активности двух косаток океанариума по кличке Яка и Вигга опубликовал престижный журнал. Даже двадцать лет спустя они по-прежнему остаются самыми крупными животными, у которых записаны волны мозга. Мы с Майклом очень горды проделанной работой, как и тем, что благодаря ей были предприняты усилия по защите слуха и акустического сообщения между косатками.
Мои занятия ССВП у косаток также познакомили меня с различными парадигмами исследования здоровых мозговых волн у животных и людей. У меня было любимое задание для записи ССВП, к тому же одно из самых легких. Это так называемая oddball. Участникам исследования предъявляют серию звуков разного тона. У большинства звуков одинаковая высота (стандартные стимулы), но иногда она выше (девиантный стимул). Испытуемый должен как можно быстрее нажать кнопку, услышав более высокий звук, но только этот звук и никакой другой. Иногда мы включаем какие-нибудь забавные произвольные звуки, просто чтобы слегка запутать. Ими мы проверяем реакцию мозга на новый стимул.
Oddball-тест существует уже больше полувека. Оказывается, что девиантные стимулы вызывают очень активную и впечатляющую реакцию мозга. Самый заметный компонент называется Р300 (третий положительный пик после предъявления девиантного стимула). Р300 – чрезвычайно комплексная волна; я много лет посещал ежегодные конференции, на которых ученые обсуждали исключительно что они думают о значении этого компонента. С момента открытия компонента Р300 в 1965 году о нем опубликованы тысячи научных трудов.
Почему же он так интересен? Компонент Р300 очень удобен для клинических исследований. Большинство видов психических болезней показывают аномалии в Р300. При шизофрении у Р300 уменьшенная амплитуда и небольшое запаздывание, которые заметнее всего в левой височной доле мозга. При глубокой депрессии у Р300 уменьшенная амплитуда в лобных долях мозга. То есть вариации амплитуды (высоты), латентности (продолжительности) и топографии (формы) компонента Р300 могут помочь обнаружить процессы, характерные для психических заболеваний.
После стольких научных конференций и публикаций удалось ли нам понять, что означает Р300? Я склоняюсь к тому мнению, что Р300 – это своеобразный зонд, проверяющий работу мозга; если в Р300 отклонения, это значит, что с мозгом что-то не так.
На эти нестандартные стимулы мозг, как правило, реагирует автоматически, даже рефлекторно. Происходит процесс автоматического ориентирования. Мозг как бы говорит: "А, вот это важный стимул. Дайте-ка я его как следует обработаю". Я приведу вам свой любимый пример, чтобы пояснить, что я имею в виду.
Однажды летом мы с коллегой по изучению косаток Майклом Шимански пошли в поход по пешей тропе через Тихоокеанский гребень в Калифорнии. Мы находились чуть южнее Йосемитского заповедника. Мы пробыли там больше недели и хотели уже заканчивать и выйти у заповедника Кингс-Каньон где-то в шестнадцати километрах оттуда. С нами были две мои черные немецкие овчарки Анди (в честь Андских гор) и Алая (в честь Гималайских). Мы с Анди шли впереди, Алая за мной, а Майкл замыкал нашу группу. Вдруг мы с Анди услышали странный шум, доносившийся откуда-то с тропы перед нами. Такое ощущение, что птица билась под камнем. Анди навострила уши, а я вдруг подумал, что наш мозг только что отреагировал на новый стимул волной Р300.
Анди побежала вперед, к камню, откуда доносился звук. Когда она была уже в шаге от него, она замерла и резко отпрыгнула вверх и назад. У нее на рюкзачке висела маленькая гремучая змея. Я тут же сбросил змею с Анди своей палкой, и мы увидели, как она уползает вниз по холму. Мы только посмотрели друг на друга. Из-за змеи у всех нас были огромные Р300, но все мы были в норме. Оказалось, что хвост у нее еще не полностью сформировался, и поэтому мы не узнали хорошо знакомый нам характерный звук змеиной погремушки.
Примерно через полкилометра мы опять услышали тот же звук. Однако на этот раз мозг уже был к нему готов. Все мы, люди и собаки, тут же отскочили от дороги. Снова Р300.
Можно перенести этот опыт в лабораторию: просто попросить участников нажимать кнопку в ответ на слуховые стимулы, которые мы считаем важными или необычными. Необычный символ вызывает заметный компонент Р300.
Почему мозг реагирует подобным образом? Дело в том, что он приспособлен к тому, чтобы быстро реагировать на важные стимулы в окружении. Если бы мозг не позволял нам быстро учиться, то эта змея могла бы убить нас с Анди, и наши гниющие трупы лежали бы у туристической тропы в заповеднике Кингс-Каньон.
Ученые считают, что мозг рефлекторно реагирует каждый раз при предъявлении потенциально важного стимула. Задействуя этот мозговой рефлекс, мы готовимся к обработке важных стимулов и адаптации к ним. В этом и есть суть Р300.
Моя лаборатория показала, что oddball-тест задействует более тридцати пяти областей мозга. Синхронная активность этих тридцати пяти с лишним областей отражается в волнах, которые мы фиксируем в виде Р300. Любые аномалии в тридцати пяти областях мозга, отвечающих за Р300, приводят к изменениям в амплитуде, латентности или топографии компонента. Когда мы видим, что психическое расстройство связано с какими-то изменениями Р300, мы должны выяснить, какие области мозга вызывают аномалию. Таким образом, Р300 может служить индикатором того, что неправильно работает в этих примерно тридцати пяти областях мозга.
Я провел oddball-тест с Ричи-Шокером и взял данные домой. Вечером, анализируя его ЭЭГ, я заметил нечто очень странное в компоненте Р300. У него была не только уменьшенная амплитуда в лобной доле мозга по сравнению с другими заключенными (не психопатами), но и большой провал сразу после Р300. В тот вечер я долго рассматривал эту кривую.
Я собрал данные по oddball-тесту еще у сорока психопатов, помимо Ричи-Шокера. Еще я собрал ЭЭГ у сорока заключенных с низким баллом по Перечню психопатических черт. Вторая группа составила контрольную группу непсихопатов (см. рис. 2).
Рис. 2. Событийно связанный вызванный потенциал (ССВП) лобного участка мозга у 40 психопатов (серая линия) в сравнении с 40 непсихопатами (черная линия) – реакция на oddball-стимул. Обратите внимание на заметное отличие между психопатами и непсихопатами, которое начинается примерно через 400 миллисекунд и продолжается до 800-й миллисекунды. Это аномальная мозговая активность психопатов. На оси ординат отмечены микровольты, отрицательные значения вверху; на оси абсцисс – миллисекунды после предъявления стимула. Данные взяты из Kiehl K.A., et al. (2006). Brain potentials implicate temporal lobe abnormalities in criminal psychopaths // Journal of Abnormal Psychology. P. 115, 443–453
Я распечатал восемьдесят одну запись реакции заключенных на oddball-тест, произвольно их пронумеровал и убрал все сведения о том, к кому относятся графики волн – к психопатам или нет. Затем я попросил ассистента рассортировать графики: в одну стопку те, где есть странный Р300, в другую те, где его нет. Ассистент правильно определил сорок из сорока одного психопата. Ни один непсихопат не попал в чужую группу. Иными словами, необычный Р300 позволил буквально диагностировать психопатию. 97 процентов психопатов показали эту странную реакцию головного мозга, которая отсутствовала у всех непсихопатов. Поразительный результат.
За несколько следующих лет моя лаборатория собрала тысячи дополнительных результатов с контрольных испытуемых, которые не сидели в тюрьме. Мы изучали их реакцию на oddball-стимул, пытаясь узнать, не проявятся ли какие-то признаки странного Р300 у кого-нибудь, кроме психопатов.
Однажды утром в лабораторию пришел взволнованный технический ассистент и показал мне недавно полученный им график ЭЭГ. Я подумал, что это какой-нибудь новый психопат, потому что этот ассистент только что прошел подготовку по работе с заключенными. Я просмотрел график и пришел к выводу, что он совпадает с типичным, как мы установили, для мозга психопата. Я поздравил его с первой психопатической ЭЭГ.
И тут он побледнел как смерть.
– Что случилось? – спросил я.
– В-вы не понимаете, – заикаясь, пролепетал он, – это график не заключенного. Это мой сосед, мы вместе снимаем квартиру.
Первым делом я подумал, что хорошо бы моему ассистенту как можно быстрее сменить жилье. Второй моей мыслью было то, что мы не можем ничего сказать его соседу, так как это было бы серьезным нарушением этики.
Мой ассистент дрожал. Он что-то бормотал про соседа, которого нашел по объявлению. Парень казался довольно приятным, был разговорчив, и помимо того, что часто курил марихуану, на первый взгляд в нем как будто не было ничего плохого.
В конце концов ассистент решил, что, пожалуй, ему следует съехать. Лучший способ не стать жертвой психопата – доверять своему чутью.
Через несколько недель мой ассистент сказал, что у него есть несколько любопытных новостей. Во-первых, он переехал к родителям, и ему сразу стало гораздо спокойнее. Однако он сказал, что перед его отъездом сосед признался ему, что его отец сидел за убийство.
Интересно. Может быть, поиск смысла странной Р300-реакции у психопатов приведет нас к выводу, что эти аномалии мозга отчасти обусловлены генетикой?
Глава 5
Психопаты и магниты
ФАКТ: у психопатов в шесть раз больше вероятность рецидива после освобождения из тюрьмы, чем у других преступников.
Твердо решив найти ответ на загадку Р300 у психопатов, я изучил тысячи научных статей, опубликованных по поводу этого компонента. Параллельно я постоянно представлял свое неожиданное открытие о Р300 у психопатов на научных конференциях. Я придумал плакат с изображением больших разноцветных графиков мозговых волн, которые сразу бросались в глаза. Однако никто не мог сказать, что означает странный компонент Р300.
Потом я напечатал вариант плаката размером поменьше и, приезжая на конференции, просил других ученых, занимавшихся ССВП, посмотреть на мои графики. И опять ничего.
Тогда я стал брать свои данные на чужие выступления и просил на них взглянуть. Я заводил дружбу с аспирантами из лабораторий, которые занимались исследованиями ССВП. Никто никогда не видел ничего похожего на мои странные результаты. По правде говоря, большинство аспирантов первым делом думали, что мои результаты – артефакт. Но я упирал, что получаю такие результаты раз за разом, и они часто просили меня еще раз взглянуть на графики и просто смотрели на них несколько минут. Потом поднимали глаза и извинялись; странная кривая никому не была знакома.
Примерно через год моих поисков ответа с графиками в руках я стал терять терпение. И у меня появились опасения, что я не смогу защититься на докторскую степень, если не найду разгадки.
И тут меня пригласили выступить на европейской конференции в Будапеште. Может быть, подумал я, кто-нибудь в Европе поможет мне решить загадку странных мозговых волн психопатов? Я принял приглашение и полетел через океан, чтобы выступить с докладом о необычном Р300 у психопатов.
Слушатели нашли мои результаты очень интересными, но никто не смог ответить, что они значат. На той же конференции присутствовал доктор Роберт Найт, невролог, которого я знал еще по учебе в Дэвисе. Боб опубликовал результаты своего исследования, показавшего, что у пациентов с поврежденными лобными долями мозга аномальный Р300. Но аномалии отличались от тех, что мы видели у психопатов. Тем не менее я спросил у Боба про свои графики.
Мы пошли в бар под открытым небом, откуда открывался вид на город, и заказали по паре пива. Боб предложил мне подать заявку на факультет в Калифорнийском университете в Беркли, куда он только что сам перебрался из Дэвиса. Меня очень интересовало место на факультете, но я сказал ему, что вряд ли сумею скоро защититься, если не найду удачной интерпретации странного Р300 у психопатов.
– Дай-ка я еще раз взгляну на твой график, – сказал он.
Какое-то время он внимательно его изучал. Мы с ним работали с одним и тем же программным обеспечением, поэтому он был хорошо знаком с пользовательскими графиками и отображением моих результатов. Чуть погодя он поднял на меня глаза и сказал:
– По-моему, я что-то такое уже видел. Только не помню где. – Он положил график на стол. – Я пришлю тебе список моих статей. Можешь посмотреть, может, есть где-нибудь такой же.
Боб прислал мне список более чем двухсот опубликованных им статей.
Я пошел в библиотеку и потратил уйму денег, чтобы откопировать все его статьи. Потом я их внимательно проглядел. Ничего. Я проверил второй раз, и опять ничего. Можно сказать, я стал экспертом по научным работам Боба Найта.
Я написал Бобу и сказал, что не нашел у него ничего похожего на мои графики, но все равно поблагодарил его за список. Он ответил, что я могу еще проверить написанные им главы книг. Иногда его группа публиковала в них данные ЭЭГ.
Обычно ученых заботят только рецензируемые публикации в научных журналах, когда двое или больше коллег анонимно критикуют рукопись и дают отзыв, чтобы редактор мог решить, принять ее или отвергнуть. Большинство приличных изданий публикуют только 10–20 процентов полученных статей, так что довольно трудно добиться, чтобы твою рукопись опубликовали в рецензируемом журнале. Главы книг, с другой стороны, часто пишутся по просьбе того человека, который составляет книгу, и они, скорее всего, не рецензируются. В научном мире главы книг ценятся не так высоко, как статьи в рецензируемых журналах.
Боб написал главы к более чем пятидесяти книгам. Снова в библиотеку, снова тратиться на копии.
Список книг был составлен в алфавитном порядке по фамилии ведущего автора. Копии глав я сложил в пачку в том же порядке на кухонном столе и просматривал их за ужином одну за другой, выискивая ЭЭГ. Пробираясь сквозь пачку листов, я неторопливо выпил целую бутылку вина.
Наконец я добрался до последней главы, написанной Ямагучи и Найтом для книги, опубликованной в 1993 году. Это было исследование Р300 у пациентов с поврежденными боковыми и средними частями височных долей. Я перевернул страницу, посмотрел на график и раскрыл рот (см. рис. 3).
Вот и он. У пациентов с поврежденными височными долями та же странная Р300-реакция, что и у психопатов. Я не мог этому поверить. Главу я запомнил наизусть.