Они умеют прогнозировать!

Тайны мозга разгадают благодаря обезьянам

Согласно теории эволюции Чарлза Дарвина, пусть и спорной, человек произошел от обезьяны. А можно ли это как-то доказать? Ну, например, объяснив, каким образом обезьяний мозг развился настолько, чтобы появились высокоорганизованное мышление и речь? Для этого его надо прежде всего как следует изучить! Данной цели способствует создание цифровой базы данных на основе коллекции образцов, собранных Паско Ракичем и Патрисией Голдман-Ракич.

Паско Ракич – американский нейрофизиолог и нейроанатом, профессор Йельского университета и директор Института нейронаук. Его супруга, Патрисия Голдман-Ракич, по профессии нейропсихолог, работала в Национальном институте психического здоровья, а впоследствии заведовала там отделом эволюционной нейробиологии. С 1979 года и до самой своей кончины в 2003 году она преподавала в школе медицины при Йельском университете.

Супружеская пара несколько десятилетий занималась исследованием мозга макак-резусов. За это время им удалось собрать и изучить почти 300 образцов обезьяньего мозга. В 2008 году, уже после смерти жены, Паско Ракич вместе с коллегами Томасом Джесселом и Стеном Гриллнером стал лауреатом первой премии Кавли по нейрологии. Ему удалось досконально исследовать процесс нейромиграции и построения мозговой коры у приматов. В итоге была найдена область мозга, являющаяся источником кортикальных нейронов (ученый назвал ее субвентрикулярной зоной).

Это далеко не первое исследование, связанное с изучением мозга обезьян. Так, ранее российские ученые утверждали, что внутреннее строение обезьян практически идентично человеческому. Единственное отличие – крохотный участок мозга, отвечающий за способность к оценке аудиовизуальной информации в общении с окружающим миром, в частности за чувство юмора, симпатию или антипатию к себе подобным. Люди, у которых повреждена лобная часть мозга, порой лишаются этой способности. А между тем именно она, по мнению исследователей, влияет на социальное поведение, отличая нас от шимпанзе и прочих приматов.

Впрочем, как сказать… Несколько лет назад Зив Уильямс и Керен Харуш из Гарвардского университета провели серию любопытных экспериментов на паре макак-резусов. Обезьян заставили участвовать в аналоге известной экономической игры под названием «Дилемма заключенного».

В ходе опытов макак усаживали за компьютер и выдавали им джойстики. Втайне от своего сородича каждая обезьяна могла при помощи манипулятора выбрать один из двух символов на экране, к примеру треугольник, который расценивался как символ эгоизма, или круг (символ кооперации). Когда выбранные символы выводились на монитор, каждый из испытуемых получал от одной до шести порций сока.

Количество наград зависело от того, какой выбор делала обезьяна. Так, если она выбирала круг, то получала четыре порции напитка, а если треугольник – шесть, тогда как ее партнер – лишь одну. Если «в отместку» в следующем раунде «обиженная» макака в свою очередь выбирала треугольник, обоим выдавали по две порции сока.

Очень скоро обе обезьяны поняли, что размер награды напрямую зависит как от их собственного выбора, так и от выбора, сделанного их партнером, тем более выбор они делали не одновременно, а по очереди. Тогда макаки стали пытаться рассчитывать, как поступит партнер по игре.

Сканирование показало, что за подобные «рассуждения» отвечал определенный участок мозга, называемый передней частью поясной извилины (anterior cingulate cortex – ACC). Ученые выделили две группы нейронов, первая из которых была связана с прогнозированием поступков партнера, а вторая с выбором дальнейших действий. Причем в первой количество нейронов было куда больше, что доказывает, как важно для живых существ прогнозировать поведение тех, с кем они вынуждены взаимодействовать.

«Социальные взаимодействия между приматами и людьми невероятно сложны, и нам удалось раскрыть лишь небольшой аспект того, как наш мозг управляет ими, – прокомментировал Зив Уильямс. – Мы надеемся, что нам в конечном итоге удастся раскрыть, как эти многогранные и сложные связи закодированы в нашем мозге, что поможет нам найти способы избавления от различных социальных расстройств, таких как аутизм или асоциальное поведение».

На основе полученных данных исследователи разработали компьютерную программу, позволяющую им «прочитывать» мысли обезьяны и со 100%-ной точностью предсказывать, какое решение будет ею принято.

А на недавней конференции Society for Neuroscience, крупнейшем в мире форуме, в котором ежегодно участвуют десятки тысяч специалистов в области нейробиологии и смежных наук, был представлен проект Йельского университета MacBrainResource. Это электронный банк, куда вошло около 10000 срезов более 185 секционированных образцов мозговых тканей из коллекции супругов Ракич.

Первая часть материалов представляет мозг макаки на разных сроках эмбрионального развития. Вторая отражает нейронные связи между различными областями мозга. Третья – это фрагменты мозговой ткани, из которой удалены отдельные области. Четвертая – модель развития лобной коры макаки-резуса. Пятая содержит образцы электронной микроскопии, демонстрирующие синапсы нейронов животного.

Работать с базой можно на территории Йельского университета, где она находится, или же запросить у хранителей коллекции файлы, выполненные в высоком разрешении.

Между тем большая часть собранных Ракичами образцов все еще остается неоцифрованной. Ведущий автор проекта Альваро Дюк продолжает над ним работать, делая новые срезы, которые затем специально окрашиваются разноцветными маркерами для выявления различных групп нейронов. Также Дюк и его коллеги принимают заявки на создание новых образцов для исследователей.

Проект важен не только для изучения мозга в целом. Исследуя мозг приматов, ученые, возможно, поймут, каким образом им удалось эволюционировать и как на Земле появился наш уникальный вид человека разумного.

Ирина ШЛИОНСКАЯ