Как зеркальные нейроны помогают нам понимать окружающих

Почему мы рыдаем над грустным фильмом, искренне радуемся удаче друга или сочувствуем даже малознакомым людям? Дело в том, что в нашем мозге существует зеркальная система нейронов, которая позволяет нам буквально ставить себя на место другого.

Как их обнаружили?

Зеркальные нейроны были открыты более 60 лет назад — правда, тогда ученые еще не подозревали об их «зеркальной» способности. Их обнаружил Вернон Маунткасл, невролог из Университета Джонса Хопкинса. Ученый нашел в лобных долях мозга обезьяны клетки, которые активизировались, когда животное совершало различные движения. Тогда эти клетки были известны только как моторные нейроны. Это исследование было опубликовано в журнале Journal of Comparative Neurology в 1952 году.

Вспомнить все, чего не было

Каким образом можно стереть из памяти неприятные воспоминания, можно ли заставить человека…

22 мая 14:33

И только в 1990-х годах, в попытке разработать методы восстановления двигательных функций у людей после повреждений мозга, итальянские ученые во главе с Джакомо Риццолатти в ходе эксперимента над макаками обнаружили, что

некоторые из нейронов активизировались не только когда обезьяна сама совершала действие, но и когда она видела, как это делает кто-то другой.

Вообще в ходе этого исследования ученые хотели выяснить, какие нейроны активизировались, когда животное хватало различные объекты: продукты питания, большие или маленькие предметы. Когда обезьяна брала, например, апельсин, исследователи с помощью микроэлектродов регистрировали группы нейронов, которые активизировались в моторной коре головного мозга. В ходе эксперимента ученые обнаружили: когда обезьяна видела, как экспериментатор берет в руку апельсин, у нее возбуждались те же нейроны, которые «включались», когда она проделывала это сама.

А у человека они есть?

Открытие зеркальных нейронов потрясло ученых, и они задумались: а есть ли такие в человеческом мозге? Это оказалось возможным выяснить про помощи удобных и безопасных методов: электроэнцефалографии и функциональной магнитно-резонансной томографии. Благодаря им ученые раз за разом подтверждали существование зеркальных нейронов у человека.

Известный индийский ученый-невролог Вилейанур Субраманиан Рамачандран для измерения активности зеркальных нейронов использовал электроэнцефалографию.

Это безопасный метод, при котором к коже головы человека прикрепляют электроды и регистрируют «мозговые волны» — так называемый мю-ритм (колебания электрических потенциалов в сенсомоторной области коры головного мозга). Известно, что, когда человек находится в состоянии покоя, амплитуда сигнала мю-ритма высокая. Она уменьшается, когда мы совершаем какое-то действие, например шевелим рукой. В своем исследовании Рамачандран установил, что

Гены заставят учиться

Как генетика влияет на стремление человека к получению образования и почему окончившие университет люди больше…

12 мая 20:09

мю-ритм подавляется не только когда человек двигает рукой, но и когда он смотрит, как кто-нибудь другой это делает. Когда же человек смотрел на движение неодушевленного объекта, например на подпрыгивающий по инерции мяч, мю-ритм не подавлялся.

Наш мозг откликается не только на движения других людей, но и на их чувства и эмоции. Когда вы видите, как другой человек сердится или, наоборот, улыбается, у вас активизируются те же нейроны, как если бы вы делали это сами. К примеру, Таня Сингер из Лондонского университетского колледжа обнаружила, что у ощущавших боль людей и у сопереживавших им зеркальные нейроны вели себя сходным образом.

Врожденное или приобретенное

Ученые давно спорят о том, является ли способность «отражать» чужие действия и эмоции врожденной или приходит к нам с опытом. Ранее ученые полагали, что человек уже рождается с этой способностью — в пользу этой версии говорили и результаты неоднократно проводившихся экспериментов. Однако появляются все новые исследования, которые показывают, что ученые все-таки выдают желаемое за действительное. Например, в 2016 году в журнале

Current Biology опубликовали исследование, в котором участвовали 106 детей в возрасте от одной до девяти недель. В ходе эксперимента ученые просили взрослых людей показывать детям какой-либо жест (например, высовывать язык), а затем наблюдали, повторит ли ребенок этот жест. Оказалось, что дети совершали как такие же движения, что и взрослые, так и те, которых им не показывали.

Авторы исследования пришли к выводу, что совпадения в движениях являются случайными и на самом деле младенцы не способны копировать поведение взрослых с рождения.

Откуда берутся ложные воспоминания

140 лет назад был введен термин «дежавю», но до сих пор ученые спорят, почему у нас возникают ложные…

21 апреля 18:48

Итальянский нейробиолог Марко Якобони в своей книге «Отражаясь в людях: почему мы понимаем друг друга» описывает интересный эксперимент. Чтобы понять его смысл, нужно учесть, что, когда взрослый смотрит на другого человека, перемещающего предмет (скажем, кладущего игрушку в ведерко), его взгляд предвосхищает наблюдаемое действие: мы смотрим на ведерко еще до того, как до него дотянется рука с игрушкой. Эта способность «предугадывать глазами», куда другой человек поместит предмет, вероятно, обеспечивается нашей зеркально-нейронной системой. Почему? Когда мы перемещаем такой же предмет сами, наши глаза делают ровно то же самое: мы смотрим на ведерко до того, как положим в него игрушку, предвосхищая свое собственное действие.

В описываемом ученым эксперименте шестимесячные младенцы не опережали взглядом чужую руку, кладущую предмет в ведерко. А вот годовалые дети делали это — как взрослые. А вот если игрушка благодаря трюку экспериментаторов перемещается в ведерко как бы самостоятельно, без участия человека, то годовалый ребенок не смотрит заранее туда, куда она попадет. (У взрослых — то же самое! Глядя на самодвижущуюся игрушку, направляющуюся в ведерко, мы не опережаем ее взглядом — вспомним пример с прыгающим по инерции мячом, наблюдение за движениями которого не подавляет мю-ритм.)

В шестимесячном возрасте человек не может заранее понять, куда рука поместит игрушку. В годовалом — может. Ясно, что зеркальные нейроны «учатся» предугадывать чужие движения с опытом — эта способность не дается им от рождения.

Ботокс мешает «отражать»

Пола Ниденталь из Висконсинского университета проводила эксперимент, в котором один человек рассказывал историю, а другой слушал его, зажав во рту карандаш. Карандаш как бы «парализовал» лицо, не давая мышцам двигаться, а значит, эмоции на лице испытуемых не отражались. После эксперимента обоих участников спрашивали, какие эмоции от такого диалога они испытали.

Три кита человеческой памяти

Информация запоминается гораздо эффективнее, если человек ожидает от нее в будущем какую-либо пользу, сообщили…

30 марта 18:14

Рассказчик отвечал, что чувствовал себя неловко и все время отвлекался от хода повествования. А слушатель говорил, что с карандашом во рту ему было труднее воспринимать информацию.

Авторы исследования пришли к выводу: когда мышцы вашего лица лишены способности двигаться, не только окружающие не могут прочесть ваши эмоции, но и вам самим трудно распознать эмоции окружающих. Это было доказано и, например, в работе итальянских ученых. В 2016 году они выяснили, что людям, получившим инъекцию ботокса, труднее различать эмоции других людей.

Укол ботокса — косметическая процедура, на которую идут женщины ради избавления от морщин, — есть не что иное, как введение в кожу яда ботулотоксина, который блокирует поступление к мышцам нервных сигналов и не дает им сокращаться.

Как карандаш в зубах мешает вам «проигрывать» внутри себя речь другого человека, так и ботокс не позволяет зеркальным нейронам внутренне имитировать мимику окружающих.

Дурачиться с друзьями — это полезно

Давно вы встречались с друзьями за чашкой кофе? Этот вопрос имеет прямое отношение к зеркальным нейронам: при отсутствии постоянной стимуляции нейроны слабее взаимодействуют. Их можно сравнить с мышцами: если долго не выходить на пробежку по утрам, то скоро не сможешь пробегать привычную дистанцию. Чтобы хорошо понимать других людей, необходимо постоянно заставлять «двигаться» свои зеркальные нейроны, причем лучше это делать, находясь с людьми, с которыми человек чувствует себя спокойно и расслабленно.

Социальное отчуждение или общение, которое вам неприятно, — это стресс для организма.

В этой ситуации человек может начать неправильно истолковывать намерения и эмоции других людей.

Ему может казаться, что все люди настроены недоброжелательно по отношению к нему, хотя на самом деле это не так. Мозг будет воспринимать такое общение как угрозу и стремиться к самосохранению, препятствуя формированию новых нейронных связей (а они необходимы для обучения и усваивания новой информации).

Именно поэтому ученые советуют: если вы хотите чувствовать себя хорошо и находиться в обстановке, благоприятствующей вашему развитию, нужно поддерживать позитивные отношения с окружающими и чаще проводить время в кругу друзей и родных.

Зеркальные нейроны — ключ к сопереживанию?

Феномен зеркальных нейронов проливает свет на одну из самых загадочных способностей нашего мозга — способность к эмпатии. Зеркальные нейроны, особые клетки коры больших полушарий, были открыты итальянским нейрофизиологом Джакомо Риццолатти (Giacomo Rizzolatti) в 1990-х годах у обезьян, а затем обнаружены и у человека¹.

Они работают не только во время непосредственного выполнения какого-то действия, но и тогда, когда мы видим (думаем), как то же самое делают другие. Иными словами, они позволяют нам «примерить» на себя поведение другого человека и таким образом понять его.

Ответная реакция

Известно: если улыбнуться младенцу, он улыбнется нам в ответ. Это происходит потому, что его зеркальные нейроны словно отражают (отсюда их название) выражение лица другого человека и мозг запоминает его. В детстве ребенок узнает от родителей и о более сложных эмоциях: улыбка радости, вежливости, снисхождения, самодовольства… И на протяжении всей жизни в разных ситуациях он будет бессознательно улыбаться (хмуриться, смущаться, гневаться) именно так, как делали его близкие.

При помощи механизма подражания зеркальные нейроны дают нам возможность примерять на себя модели поведения, принятые в нашем окружении. Так рождается эмоциональный интеллект — способность человека выражать то, что он чувствует, а также интуитивно понимать, что чувствует другой. Коллега Риццолатти Витторио Галлезе обратил внимание, что у детей с расстройствами аутического спектра отчужденность от окружающих связана с нарушением работы зеркальных нейронов. Галлезе считает, что из-за этого они не могут считывать эмоции окружающих, а значит, неспособны понять их значение².

Знакомый образ

Почему же тогда к одним людям у нас возникает сочувствие, а к другим нет? Похоже, одна из причин в том, что наши нейроны могут удачно «отзеркалить» лишь те эмоции и жесты, которые кажутся нам знакомыми и понятными³. Неслучайно злодеи в кино часто наделяются чертами психопатов: их эмоции нам непонятны и не вызывают сочувствия. Этот же эффект используется в пропаганде, которая изображает противника почти лишенным человеческого облика.

Актуальная находка

Сегодня вокруг того, как именно действуют зеркальные нейроны, не утихают споры. А тем временем этот феномен стал настоящим мемом, и не только в научной среде. Режиссер Питер Брук с иронией заметил, что наука наконец открыла то, что артисты поняли уже давно: чтобы вызвать отклик у зрителя, нужно дать ему почувствовать себя на месте героев, буквально ощутить их переживания. Кто знает, возможно, скоро вместо «Пойми меня» мы будем говорить: «Включи свои зеркальные нейроны».

¹ Д. Риццолатти, К. Синигалья «Зеркала в мозге: О механизмах совместного действия и сопереживания» (Языки славянских культур, 2012).

² Developmental Medicine & Child Neurology, 2013, vol. 55, № 1.

³ PLoS ONE, 2007, vol. 2, № 7.

Что мы в настоящее время знаем о зеркальных нейронах

1. ди Пеллегрино Г., Фадига Л., Фогасси Л., Галлезе В., Риццолатти Г. Понимание двигательных событий, нейрофизиологическое исследование. Эксп. Мозг Res. 1992; 91: 176–180. [PubMed] [Google Scholar]

2. Галлезе В., Фадига Л., Фогасси Л., Риццолатти Г. Распознавание действий в премоторной коре. Мозг. 1996; 119: 593–609. [PubMed] [Google Scholar]

3. Heyes C. Завораживающие зеркальные нейроны. Нейроизображение. 2010; 51: 789–791. [PubMed] [Академия Google]

4. Джарретт, К. Б. (2012). Зеркальные нейроны: самая раскрученная концепция в нейробиологии? Психол. Сегодня [Блог] http://www.psychologytoday.com/blog/brain-myths/201212/mirror-neurons-the-most-hyped-concept-in-neuroscience.

5. Bonini L., Rozzi S., Serventi F.U., Simone L., Ferrari P.F., Fogassi L. Вентральная премоторная и нижняя теменная кора вносят отчетливый вклад в организацию действий и понимание намерений. Церебр. кора. 2010;20:1372–1385. [PubMed] [Академия Google]

6. Caggiano V., Fogassi L., Rizzolatti G., Casile A., Giese M.A., Thier P. Зеркальные нейроны кодируют субъективную ценность наблюдаемого действия. проц. Натл. акад. науч. США. 2012;109:11848–11853. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

7. Caggiano V., Fogassi L., Rizzolatti G., Pomper J.K., Thier P., Giese MA, Casile A. Кодирование действий в зеркальных нейронах на основе представлений области f5 в премоторной коре макаки. Курс. биол. 2011;21:144–148. [PubMed] [Google Scholar]

8. Caggiano V., Fogassi L., Rizzolatti G., Thier P., Casile A. Зеркальные нейроны по-разному кодируют периперсональное и экстраперсональное пространство обезьян. Наука. 2009 г.;324:403–406. [PubMed] [Google Scholar]

9. Caggiano V., Pomper J.K., Fleischer F., Fogassi L., Giese M., Thier P. Зеркальные нейроны в области F5 обезьяны не адаптируются к наблюдению за повторяющимися действиями. Нац. коммун. 2013;4:1433. [PubMed] [Google Scholar]

10. Душанова Дж., Донохью Дж. Нейроны первичной моторной коры во время наблюдения за действием. Евро. Дж. Нейроски. 2010; 31: 386–398. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

11. Феррари П.Ф., Галлезе В., Риццолатти Г., Фогасси Л. Зеркальные нейроны реагируют на наблюдение за глотательными и коммуникативными действиями рта в вентральной премоторной коре обезьяны. Евро. Дж. Нейроски. 2003; 17: 1703–1714. [PubMed] [Академия Google]

12. Феррари П.Ф., Роззи С., Фогасси Л. Зеркальные нейроны, реагирующие на наблюдение за действиями с инструментами в вентральной премоторной коре обезьян. Дж. Когн. Неврологи. 2005; 17: 212–326. [PubMed] [Google Scholar]

13. Fogassi L., Ferrari P.F., Gesierich B., Rozzi S., Chersi F., Rizzolatti G. Теменная доля, от организации действия к пониманию намерения. Наука. 2005; 308: 662–667. [PubMed] [Google Scholar]

14. Исида Х., Накадзима К., Инасе М., Мурата А. Совместное картирование собственного и чужого тела в зрительно-тактильной бимодальной области теменной коры обезьяны. Дж. Когн. Неврологи. 2010; 22:83–96. [PubMed] [Google Scholar]

15. Keysers C., Kohler E., Umilta M.A., Nanetti L., Fogassi L., Gallese V. Аудиовизуальные зеркальные нейроны и распознавание действий. Эксп. Мозг Res. 2003; 153: 628–636. [PubMed] [Google Scholar]

16. Колер Э., Кейзерс К., Умильта М.А., Фогасси Л., Галлезе В., Риццолатти Г. Слышание звуков, понимание действий, представление действий в зеркальных нейронах. Наука. 2002; 297:846–848. [PubMed] [Google Scholar]

17. Красков А., Данкоуз Н., Куалло М.М., Шеперд С., Лемон Р.Н. Корково-спинномозговые нейроны в вентральной премоторной коре макака с зеркальными свойствами, потенциальный механизм подавления действия? Нейрон. 2009 г.;64:922–930. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

18. Rizzolatti G., Fadiga L., Gallese V., Fogassi L. Премоторная кора и распознавание двигательных действий. Мозг Res. Познан. Мозг Res. 1996; 3: 131–141. [PubMed] [Google Scholar]

19. Rochat M.J., Caruana F., Jezzini A., Escola L., Intskirveli I., Grammont F., Gallese V., Rizzolatti G., Umilta M.A. Ответы зеркальных нейронов в области F5 для наблюдения за захватом руки и инструмента. Эксп. Мозг Res. 2010; 204: 605–616. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

20. Rozzi S., Ferrari P.F., Bonini L., Rizzolatti G., Fogassi L. Функциональная организация выпуклости нижней теменной дольки у макак: электрофизиологическая характеристика моторных, сенсорных и зеркальных реакций и их корреляция с цитоархитектоническими областями. Евро. Дж. Нейроски. 2008; 28: 1569–1588. [PubMed] [Google Scholar]

21. Шепард С.В., Клейн Дж.Т., Динер Р.О., Платт М.Л. Отражение внимания нейронами теменной коры макака. проц. Натл. акад. науч. США. 2009 г.;106:9489–9494. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

22. Ткач Д., Реймер Дж., Хацопулос Н.Г. Конгруэнтная активность во время действия и наблюдения за действием в моторной коре. Дж. Нейроски. 2007; 27:13241–13250. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

23. Умильта М.А., Колер Э., Галлезе В., Фогасси Л., Фадига Л., Кейзерс К., Риццолатти Г. Я знаю, что вы делаете. нейрофизиологическое исследование. Нейрон. 2001; 31: 155–165. [PubMed] [Google Scholar]

24. Виньесваран Г., Филипп Р., Лемон Р. Н., Красков А. Корково-спинномозговые зеркальные нейроны М1 и их роль в подавлении движения при наблюдении за действием. Курс. биол. 2013; 23: 236–243. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

25. Ямазаки Ю., Йокочи Х., Танака М., Оканоя А., Ирики А. Потенциальная роль нижних теменных нейронов обезьяны, кодирующих семантические эквивалентности действий как предшественников частей речи. Социальные нейробиологии. 2010;5:105–117. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Йошида К., Сайто Н., Ирики А., Исода М. Представление чужих действий нейронами в медиальной лобной коре обезьяны. Курс. биол. 2011;21:249–253. [PubMed] [Google Scholar]

27. Фуджи Н., Хихара С., Ирики А. Динамическая социальная адаптация нейронов, связанных с движением, в теменной коре приматов. ПЛОС Один. 2007;2:e397. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

28. Белмалих А., Борра Э., Контини М., Гербелла М., Роззи С., Луппино Г. Мультимодальное архитектоническое подразделение ростральной части (площадь F5) вентральной премоторной коры макаки. Дж. Комп. Нейрол. 2009; 512:183–217. [PubMed] [Google Scholar]

29. Gerbella M., Belmalih A., Borra E., Rozzi S., Luppino G. Корковые соединения переднего (F5a) подразделения вентральной премоторной области F5 макаки. Структура мозга. Функц. 2011; 216:43–65. [PubMed] [Академия Google]

30. Maranesi M., Rodà F., Bonini L., Rozzi S. , Ferrari P.F., Fogassi L., Coudé G. Анатомо-функциональная организация вентральной первичной моторной и премоторной коры у макак. Евро. Дж. Нейроски. 2012;36:3376–3387. [PubMed] [Google Scholar]

31. Моленбергс П., Каннингтон Р., Маттингли Дж. Б. Области мозга с зеркальными свойствами: метаанализ 125 исследований МРТ человека. Неврологи. Биоповедение. 2012; 36:341–349. [PubMed] [Google Scholar]

32. Мукамель Р., Экстром А.Д., Каплан Дж., Якобони М., Фрид И. Однонейронные ответы человека при выполнении и наблюдении за действиями. Курс. биол. 2010; 20:750–756. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

33. Нелиссен К., Луппино Г., Вандуффель В., Риццолатти Г., Орбан Г.А. Наблюдение за другими: представление множественных действий в лобной доле. Наука. 2005; 310:332–336. [PubMed] [Google Scholar]

34. Петерс Р., Симоне Л., Нелиссен К., Фаббри-Дестро М., Вандуффель В., Риццолатти Г., Орбан Г.А. Представление об использовании инструментов у людей и обезьян: общие и уникальные черты человека. Дж. Нейроски. 2009;29:11523–11539. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

35. Гриль-Спектор К., Хенсон Р., Мартин А. Повторение и мозг: нейронные модели стимул-специфических эффектов. Тенденции Познан. науч. 2006; 10:14–23. [PubMed] [Академия Google]

36. Динштейн И., Хассон У., Рубин Н., Хигер Д.Дж. Области мозга избирательны как к наблюдаемым, так и к выполняемым движениям. Дж. Нейрофизиол. 2007; 98: 1415–1427. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

37. Лингнау А., Гизиерих Б., Карамазза А. Асимметричная адаптация фМРТ не выявляет доказательств существования зеркальных нейронов у людей. проц. Натл. акад. науч. США. 2009;106:9925–9930. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

38. Килнер Дж., Нил А., Вайскопф Н., Фристон К.Дж., Фрит С. Доказательства наличия зеркальных нейронов в нижней лобной извилине человека. Дж. Нейроски. 2009 г.;29:10153–10159. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

39. Чонг Т.Т. , Каннингтон Р., Уильямс М.А., Канвишер Н., Маттингли Дж.Б. Адаптация фМРТ выявляет зеркальные нейроны в нижней теменной коре головного мозга человека. Курс. биол. 2008; 18: 1576–1580. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

40. Press C., Weiskopf N., Kilner J.M. Диссоциируемые роли нижней лобной извилины человека во время выполнения действия и наблюдения. Нейроизображение. 2012;60:1671–1677. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

41. Джейкоб П., Жаннерод М. Моторная теория социального познания: критика. Тенденции Познан. науч. 2005; 9: 21–25. [PubMed] [Google Scholar]

42. Килнер Дж., Фристон К.Дж., Фрит К.Д. Прогнозирующее кодирование: отчет о системе зеркальных нейронов. Познан. Процесс. 2007; 8: 159–166. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

43. Килнер Дж. М. Более одного пути к пониманию действия. Тенденции Познан. науч. 2011;15:352–357. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

44. Фристон К.Дж., Мэттаут Дж. , Килнер Дж.М. Понимание действия и активный вывод. биол. Кибернет. 2011; 104: 137–160. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Зеркало разума

Вы идете по парку, когда из ниоткуда человека перед вами шлепает заблудшая фрисби. Автоматически вы сочувственно отскакиваете. Или вы смотрите гонку и чувствуете, как ваше собственное сердце бьется от волнения, когда бегуны соревнуются за то, чтобы пересечь финишную черту первыми. Или вы видите, как женщина нюхает незнакомую еду и с отвращением морщит нос. Внезапно ваш желудок переворачивается при мысли о еде.

В течение многих лет подобный опыт озадачивал психологов, нейробиологов и философов, которые недоумевали, почему мы так остро реагируем на действия других людей. Как мы понимаем, так сразу и инстинктивно, их мысли, чувства и намерения?

Некоторые исследователи полагают, что недавнее открытие, называемое зеркальными нейронами, может дать ответ на эти вопросы с точки зрения нейробиологии. Зеркальные нейроны — это тип клеток мозга, которые одинаково реагируют, когда мы выполняем действие, и когда мы наблюдаем, как кто-то другой выполняет то же действие. Впервые они были обнаружены в начале 1990-х годов, когда группа итальянских исследователей обнаружила отдельные нейроны в мозгу макак, которые срабатывали как тогда, когда обезьяны хватали объект, так и когда обезьяны наблюдали, как другой примат хватал тот же объект.

Нейробиолог Джакомо Риццолатти, доктор медицинских наук, который вместе со своими коллегами из Пармского университета впервые определил зеркальные нейроны, говорит, что нейроны могут помочь объяснить, как и почему мы «читаем» мысли других людей и сочувствуем им. Если наблюдение за действием и выполнение этого действия могут активировать одни и те же части мозга у обезьян — вплоть до одного нейрона, — тогда логично, что наблюдение за действием и выполнение действия могут также вызывать те же чувства у людей.

Концепция может быть простой, но ее последствия имеют далеко идущие последствия. За последнее десятилетие все больше исследований показали, что зеркальные нейроны могут помочь объяснить не только эмпатию, но и аутизм (см. стр. 52) и даже эволюцию языка (см. стр. 54).

На самом деле психолог В.С. Рамачандран, доктор философии, назвал открытие зеркальных нейронов одной из «самых важных неопубликованных историй десятилетия».

Но эта история только начинается. Исследователи еще не смогли доказать, что у людей есть отдельные зеркальные нейроны, как у обезьян, хотя они показали, что у людей есть более общая система зеркал. И исследователи только начинают отделяться от моторной коры, чтобы попытаться выяснить, где еще в мозгу могут находиться эти нейроны.

Первое исследование

Открытие зеркальных нейронов во многом обязано счастливой случайности, а не мастерству. В 1980-х годах Риццолатти и его коллеги обнаружили, что некоторые нейроны в области премоторной коры макак, называемой F5, возбуждаются, когда обезьяны делают такие вещи, как тянутся за арахисом или кусают его.

Исследователи хотели узнать больше о том, как эти нейроны реагируют на различные объекты и действия, поэтому они использовали электроды для регистрации активности отдельных нейронов F5, давая обезьянам различные объекты для обработки.

Они быстро заметили кое-что удивительное: когда они брали предмет, скажем, арахис, чтобы передать его обезьяне, некоторые двигательные нейроны обезьяны начинали активироваться. Что еще более удивительно, это были те самые нейроны, которые срабатывали, когда сама обезьяна хватала арахис.

Исследователи обнаружили, что отдельные нейроны реагируют только на очень специфические действия. Зеркальный нейрон, который срабатывает, когда, скажем, обезьяна берет арахис, также срабатывает только тогда, когда экспериментатор берет арахис, в то время как нейрон, который срабатывает, когда обезьяна кладет арахис в рот, также срабатывает только тогда, когда экспериментатор кладет арахис в рот. его собственный рот.

Исследователи написали о своем неожиданном открытии в статье 1992 года в журнале Experimental Brain Research (том 91, № 1, страницы 176-180). Четыре года спустя в статье «Мозг » (том 119, № 2, страницы 593–609) они назвали свое открытие «зеркальными нейронами».

«Нам повезло, потому что не было никакого способа узнать, что такие нейроны существуют», — говорит Риццоллати. «Но мы были в правильном районе, чтобы найти их».

От обезьян к людям

После того как исследователи обнаружили зеркальные нейроны у обезьян, следующим шагом стал поиск их у людей. Но они не могли регистрировать активность отдельных нейронов у людей так, как у обезьян, потому что для этого необходимо прикрепить электроды непосредственно к мозгу.

Вместо этого первое исследование зеркальных нейронов человека изучало подергивание мышц рук. В статье 1995 года в журнале Journal of Neurophysiology (том 73, № 6, страницы 2608-2611) Риццолатти и нейробиолог Лучано Фадига, доктор медицины, доктор философии, ныне работающий в Университете Феррары, записали вызванные двигательные потенциалы: сигнал о том, что мышца готова двигаться — от мышц рук участников, когда участники наблюдали, как экспериментатор берет предметы. Они обнаружили, что эти потенциалы соответствовали потенциалам, зарегистрированным, когда участники действительно сами брали объекты.

С тех пор в большинстве исследований системы зеркальных нейронов человека использовались некоторые виды нейровизуализации, обычно функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Например, невролог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Марко Якобони, доктор медицинских наук, использовал фМРТ для визуализации мозговой активности участников-студентов колледжа, когда они наблюдали, как экспериментаторы совершают движения пальцев, и когда они сами совершали такие же движения пальцев. В исследовании, опубликованном в журнале Science (том 286, № 5449, стр. 2526-2528), Якобони и его коллеги обнаружили активность в одних и тех же областях лобной коры и теменной доли в обеих ситуациях.

Разница между визуализирующими исследованиями на людях и электрофизиологическими исследованиями на обезьянах заключается в масштабе, объясняет психолог Кристиан Кейзерс, доктор философии, изучающий систему зеркальных нейронов человека в Гронингенском университете в Нидерландах.

«Когда мы записываем сигналы от нейронов у обезьян, мы действительно можем знать, что один нейрон участвует как в выполнении задачи, так и в наблюдении за тем, как эту задачу выполняет кто-то другой», — говорит он. «С визуализацией вы знаете, что в маленькой коробке примерно три миллиметра на три миллиметра на три миллиметра у вас есть активация как от действия, так и от видения. Но эта маленькая коробка содержит миллионы нейронов, поэтому вы не можете знать наверняка, что они одинаковы. нейроны — возможно, они просто соседи».

Другими словами, несмотря на то, что исследователи обнаружили доказательства существования системы зеркал у людей, им еще предстоит доказать существование отдельных зеркальных нейронов вне обезьян. Вот почему, говорит Кейзерс, важно, чтобы исследователи продолжали изучать систему зеркал как у обезьян, так и у людей.

Выход за пределы моторной коры

Все первоначальные исследования зеркальных нейронов изучали обезьян и людей, когда они выполняли действия и наблюдали за действиями других. Для этого есть веская причина, говорит Кейзерс: двигательные области мозга являются одними из наиболее изученных и хорошо картированных, поэтому легче понять, где искать конкретные нейроны.

Но на некоторые из самых интересных вопросов, которые поднимают зеркальные нейроны, нельзя ответить с помощью одних двигательных нейронов — исследователи хотят понять, как мы воспринимаем эмоции и ощущения других людей, а не только их действия.

Кайзерс и его коллеги исследуют именно эти вопросы. В одном недавнем исследовании он и нейробиолог Бруно Викер, доктор философии, использовали фМРТ для изучения эмоции отвращения. В исследовании, опубликованном в Neuron в 2003 году (том 40, № 3, страницы 655-664), они визуализировали мозг 14 участников мужского пола, когда участники вдыхали вредные запахи, такие как масляная кислота, которая пахнет тухлым маслом. — и когда они смотрели фильм, актер сморщил лицо с выражением отвращения. Исследователи обнаружили, что как чувство отвращения, так и наблюдение за тем, как кто-то другой выглядит с отвращением, активировали определенный сегмент обонятельной области мозга участников, называемый передней островковой долей.

В другом недавнем исследовании, также опубликованном в журнале Neuron (том 42, № 2, страницы 335-346), Кейзерс и его коллеги рассмотрели «тактильную эмпатию», или то, как мы воспринимаем прикосновения к другим. Он обнаружил, что одна и та же область соматосенсорной коры была активна как тогда, когда 14 участников — на этот раз и мужчин, и женщин — слегка прикасались к ноге приспособлением, похожим на тряпку из перьев, и когда они просматривали чужие фотографии. касание в одном и том же месте.

«Основное, что мы пытаемся сделать в моей лаборатории, — это выйти за пределы первоначального двигательного описания нейронов и перейти к более общему феномену — тому, как мы воспринимаем прикосновение, эмоции и боль других», — говорит Кейзерс.

Другие исследователи интересуются, реагируют ли зеркальные нейроны не только на действия или эмоции других людей, но и на намерение, стоящее за этими действиями.

«Вы можете взять чашку чая, потому что хотите сделать глоток или убираете со стола», — говорит Марко Якобони. «Вопрос в том, могут ли зеркальные нейроны определить разницу».

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале PLOS Biology (том 3, № 3, страницы 529-535), он и его коллеги нашли доказательства того, что могут. Исследователи использовали фМРТ для обследования 23 участников, которые смотрели видео, на которых рука берет чашку чая. В одном видео чашка стояла на столе среди чайника с чаем и тарелки с печеньем — сигнал о том, что чаепитие идет полным ходом, и рука схватила чашку, чтобы сделать глоток. В другом видео стол был грязным и усеян крошками — знак того, что вечеринка закончилась и рука убирала со стола. В третьем видео чашка была одна, вырванная из любого контекста. Исследователи обнаружили, что зеркальные нейроны в премоторной коре и других областях мозга сильнее реагировали на действия, встроенные в контекст чаепития, чем на бесконтекстную сцену.

«Это говорит о том, что нейроны важны для понимания как намерений, так и действий», — говорит Якобони.