Понятие brain mapping в русском медицинском словаре переводится как «картирование головного мозга». Этот процесс кардинально изменился с начала XX века, когда немецкий невролог Корбиниан Бродман использовал химические красители для наблюдения движения нейронов через микроскоп. Результатом нескольких лет изучения тканей мозга стала карта, на которой разные области коры состояли из разных групп клеток. Так ученый понял, что это может быть связано с функциями каждого участка, которые, вероятно, отличаются друг от друга. T&P публикуют сокращенный перевод статьи The Atlantic о том, как ученые и врачи создают карты головного мозга в наше время.

Бродман, мягко говоря, был бы удивлен современным аналогам его работы. Один из них — это карта, недавно созданная сотрудниками американского Института Аллена по изучению мозга. Она показывает активность более чем 18 тысяч нервных клеток той зоны коры головного мозга мыши, которая связана с визуальным восприятием. В ходе эксперимента мышам показывали как простые изображения вроде черно-белых полос, так и видео. По мнению ученых, это должно приблизить их к пониманию, как взаимодействуют тысячи нейронов, каждый из которых отвечает за разные функции, формируя визуальное восприятие животного.

Эта карта — результат внушительного технологического прорыва. На протяжении столетия до работы Бродмана и после него многие ученые приписывали различные функции разным участкам мозга, пытаясь выяснить, как все это функционирует в целом. Одной из первых попыток этого достичь можно считать схему, созданную последователями френологии, которая была в большей степени построена на догадках, чем на научных фактах. Они считали, что «воинственность» находится у нас за ухом, а «родительская любовь» — в области задней части головы, которая, как теперь известно, на самом деле является первичной зрительной корой. Здесь можно провести интересную параллель с историей картографии. Так же как и френологи, ранние картографы просто не оставляли на картах белых пятен, несмотря на отсутствие информации о соответствующих территориях. Они могли обозначить Антарктику как terra incognita, а потом украсить этот неизведанный огромный континент горными хребтами и разнообразными обитателями. Во времена Великих географических открытий качество карт значительно улучшилось, поскольку теперь они основывались на непосредственных наблюдениях и показаниях приборов.

Так и френология в прогрессивном XIX веке перестала существовать, а на ее место пришли ученые вроде Бродмана. Врачи заметили, что повреждения разных участков головного мозга влияют на разные функции, например речь или память, и стали создавать карты, основанные на реальных исследованиях. Сегодня картирование — очень сложный процесс, возможный благодаря датчикам, способным собирать данные, и компьютерам, которые их обрабатывают (все чаще — в режиме реального времени) и хранят. Карта Института Аллена — пример, основанный на достижениях в робототехнике, генетике и оптической визуализации.

О работе сотрудников Института Аллена

Совершенно другой портрет мозга недавно создали художники Грег Данн и Брайан Эдвардс, PhD в области нейробиологии и физики соответственно. Их инсталляция «Self Reflected» находится в Институте Франклина в Филадельфии и представляет собой динамическое изображение того, как более 500 тысяч нервных клеток сплетаются между собой, то появляясь, то исчезая в зависимости от положения смотрящего. Изображение транслируется на поверхности размером 2,4 на 3,6 метра: нейронные сети вырезаны из полимера и покрыты сусальным золотом, которое переливается под разными углами. Свет от расположенной сверху светодиодной лампы попадает и формирует изображение подобно воздействию электрических импульсов на клетки мозга.

Хоть инсталляция и представляет собой визуализацию работы мозга, это, по мнению Данна, абсолютная противоположность карты Института Аллена. Ее корни уходят в науку, которая впоследствии была искусно адаптирована, чтобы излишне не загружать зрителя. Во-первых, полмиллиона нейронов — это незначительная часть от общего количества, которое на самом деле содержится в участке мозга такого размера. Во-вторых, сами клетки здесь гораздо больше. Данн не отслеживал траекторию их движения, глядя в микроскоп, а создал их, дуя на капли чернил (этот метод воссоздает естественный процесс разветвления нейронов). В итоге он перенес все это в компьютер и запрограммировал их движения так, чтобы они имитировали случайные изменения, естественным образом происходящие в природе.