От галлюцинаций до VR-терапии: как мозг видит реальность и почему это меняет медицину
Окружающий мир не такой, каким мы его представляем
Окружающий мир совсем не такой, каким мы его воспринимаем. К примеру, в нем не существует цветов. Различия между красным и желтым предметом — это лишь разница в длине отраженных от их поверхности электромагнитных волн. Мы не видим инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Но даже одинаковые по длине волны оптического диапазона люди воспринимают по-разному. Несколько лет назад облетевшая интернет фотография платья разделила человечество на две лагеря: одна его половина воспринимало платье золотым, а другая — синим. Попытки объяснить такое различное восприятие цвета свелись к вероятной зависимости от доминирующей активности людей в светлый или темный промежуток суток, то есть от того, были они «жаворонками» или «совами».
При прохождении света через систему линз нашего зрительного анализатора изображение на сетчатке глаза становится перевернутым. Но мы не видим мир вверх ногами. Мозг преобразует данные и возвращает картинку обратно. На сетчатке глаза есть слепое пятно — место выхода волокон зрительного нерва. Там отсутствуют рецепторы, но, смотря на стену, мы не видим «черную дыру» — наш мозг достраивает дефект в изображении, заполняя его по аналогии с окружающим фоном. В этом легко убедиться самостоятельно, проведя эксперимент с нанесенным на листе бумаги крестиком. Необходимо закрыть один глаз, постепенно отдалять бумагу от себя, и крестик исчезнет.
Внутренняя реальность мозга
Мозг строит виртуальную реальность внешнего мира. Он конструирует предположения о причинах поступающей информации, использует вероятностные выводы путем генерирования прогнозов относительно поступающих сенсорных сигналов. Карл Прибрам в середине XX века предложил принцип голографической обработки информации в мозге. Мозг работает как компьютер и создает цифровую голограмму реальности, которая формируется органами чувств.
Действительно, почему в нашем глазе светочувствительный слой сетчатки с рецепторами оказывается самым последним на пути прохождения света, перед ним располагаются восемь слоев вспомогательных клеток? Какой смысл заложен в том, чтобы поставить детектор перед восемью шторками? С точки зрения оптики это выглядит, мягко сказать, странно. Только если эти вспомогательные слои не осуществляют предварительную обработку информации, выступая в качестве фильтров, с помощью которых осуществляется формирование и запись голографического изображения. Таким образом строится модель реальности, которая затем и обрабатывается мозгом.
На основании моделирования ученые предположили, что оптическая система глаза формирует на сетчатке не изображение наблюдаемого объекта, а его пространственный спектр, кодирование которого осуществляется палочками и колбочками сетчатки, в результате чего осуществляется построение комплексной голограммы.
Хранение и обработка данных в голографическом виде отличается высокой степенью целостности и избыточности: каждая часть содержит в себе информацию об общей структуре. Это обеспечивает способность к распознаванию образов, где часть информации потеряна или недоступна. Еще одним свойством, вытекающим из предыдущих, является устойчивость. Действительно, в течение жизни нейроны умирают и даже при повреждении участков мозга, другие его зоны берут на себя их функции.
Предположение о том, что наши органы чувств дают объективную картину мира, оказалось ошибочным. Невролог Максимилиан Фридрих объясняет: «Восприятие — это активный процесс. Мозг не фиксирует реальность через сенсорные сигналы как камера. Он синтезирует, интерпретирует и реконструирует ее». И этот процесс может давать как искажения, проявляющиеся, к примеру, оптическими иллюзиями, так и сбои, характерные для синдрома Алисы в Стране чудес. Пациентам с этим расстройством предметы кажутся меньше или больше, чем они есть на самом деле, лица воспринимаются искривленными, ровные прямые выглядят волнистыми, а неподвижные предметы — движущимися. Синдром Алисы в Стране чудес проявляется и невизуальными симптомами: иллюзорным ощущением парения в воздухе или пребыванием вне своего тела, его уменьшением, увеличением, деформацией или раздвоением. Причем люди с данной патологией, как правило, осознают, что это нереально и не происходит на самом деле.
Ложные воспоминания
Человеческая память не работает как жесткий диск компьютера, на который данные записываются корректно и потом считываются с высокой точностью. Наша память способна меняться со временем, и это может иметь серьезные последствия для нас самих и для окружающих нас людей. К примеру, в судах свидетели, неправильно вспомнив цвет рубашки обвиняемого, могут отправить невиновного человека в тюрьму на пожизненное заключение. Исследования Элизабет Лофтус доказали, что показания очевидцев могут быть ошибочными и что адвокаты в суде способны повлиять на воспоминания свидетеля о событиях, например при использовании наводящих вопросов. В ходе ее экспериментов удавалось убедить взрослых добровольцев в том, что в детстве они заблудились в супермаркете, хотя этого никогда не происходило. Многие из участников экспериментов с ложными воспоминаниями даже придумывают детали, чтобы сделать историю более драматичной. В среднем около 30% испытуемых демонстрируют частичную или полную ложную память. Другие техники, например, включающие управляемое воображение, толкование сновидений или просмотр поддельных фотографий, также заставляли участников исследований ложно верить в то, что они пережили события в своем далеком и даже недавнем прошлом. Наша память оказывается изменчивой, будь то предполагаемое блуждание в супермаркете в детстве, якобы сексуальное насилие или ошибочное воспоминание в качестве свидетелей на суде о цвете машины, на которой скрылись преступники.
Конечно, реальные воспоминания обычно более подробны. Но чем чаще и четче формулируются ложные воспоминания, тем живее они становятся и, следовательно, кажутся более правдоподобными. И самое опасное, что ложные воспоминания могут быть внедрены намеренно.
Память и воображение включают сочетание фрагментов опыта с эмоциями, внутренним анализом, и тем, что люди читали или слышали о событиях. Когнитивный нейробиолог Донна Роуз Аддис полагает, что воспоминания события могут смешиваться с воображением и искажать воспоминания. Она убеждена, что память является формой воображения.
Примером такого искажения реальных фактов служит эффект Манделы, когда целая группа людей на земном шаре обладает вымышленными воспоминаниями. Название этого феномена связано с распространенной ошибочной версией смерти Нельсона Манделы в тюрьме в 1980-х годах, хотя на самом деле после своего освобождения он стал президентом ЮАР и умер гораздо позже, в 2013 году.
В цифровую эру распространять информацию стало намного проще, из-за чего выросла популярность ложных концепций. Проанализировав дискуссии в Twitter, ученые пришли к выводу: фейки и слухи побеждают правду в 70% случаев. Ложные новости достигли большего числа людей, чем правда: ложные факты распространялись на 1000—100 000 человек, а правдивые новости редко достигала более 1000 человек. Ведущими причинами такого явления, по мнению исследователей, служат степень новизны и эмоциональные реакции людей.
Ученые установили, что предупреждение людей о том, что в будущем они могут подвергнуться дезинформации, иногда помогает противостоять ей. Однако предупреждение эффективно, только если сделано заранее. Когда дезинформация внедрена, в сознании человека уже существует измененная память и искоренить ее становится значительно сложнее. К дезинформации более восприимчивы маленькие дети, чем дети старшего возраста и взрослые, а пожилые люди находятся в зоне большего риска по сравнению с молодыми. Если вдруг может показаться, что эффект дезинформации характерен исключительно для людей, то это не так. В экспериментах его удалось воспроизвести, к примеру, у обезьян и у птиц.
Контур мониторинга реальности и новые терапевтические технологии
Как же мозг отличает иллюзии от реальности? Для этого он использует специальную нейронную структуру — контур мониторинга реальности, некий «внутренний детектор лжи». Сначала веретенообразная извилина суммирует электрические импульсы, поступающие от рецепторов, с импульсами, генерированными нашим воображением. Ученые назвали эту активность веретенообразной извилины «сигналом реальности». Затем сгенерированный нейронный код анализируется передней островковой долей. И уже эта зона мозга принимает решение «реально», если активность превышает некий установленный порог, или «нереально», в случае если этот порог не достигнут.
Мозгу крайне важно контролировать истинность происходящего, поэтому он использует другие, дополнительные факторы дифференциации реального от нереального. К примеру, правдоподобность образа — модель того, что вполне вероятно встречается в окружающем мире, а не является плодом воображения. Например, даже очень живо представляя синего дракона у себя за окном, мы используем здравый смысл и понимаем, что синих драконов не существует, как и драконов любого другого цвета. Оценивая вероятность существования дракона как ничтожную, здоровый мозг не принимает эту картину за реальность. Еще одним механизмом мониторинга реальности служит дополнительная сенсорная информация, например, ощущение удара ноги о землю во время ходьбы.
Вероятно, в основе механизма развития галлюцинаций, в частности при шизофрении, как раз и лежит нарушение установки порога реальности. Однако галлюцинации встречаются не только при психических, но и при некоторых неврологических заболеваниях. К примеру, около 40% пациентов с болезнью Паркинсона испытывают зрительные галлюцинации. И вероятно нарушение системы распознавания реального и нереального встречается довольно часто и необязательно проявляется симптомами какой-либо болезни. Это вполне логично, учитывая сложные механизмы построения виртуальной реальности и мониторинга «качества созданной картинки». Согласно метаанализу, который объединил бо́льшую часть существующих данных, распространенность галлюцинаций и бреда среди населения в целом составляет 7,2%, что намного выше распространенности диагнозов шизофрении (0,4%), обнаруженной в недавних исследованиях. И возможно, по сути, галлюцинация, оказывается формой неконтролируемого восприятия, а нормальное восприятие — контролируемой галлюцинацией.
В ближайшем будущем, скорее всего, именно система контура мониторинга реальности (веретенообразная извилина — передняя островковая доля) сможет стать объектом для разработки методов лечения галлюцинаций. Их целью будет перекалибровка порога реальности человека с использованием фармакологических препаратов, тренировки, стимуляции мозга или нейробиоуправления.
И если мозг строит свой собственный конструкт реальности как при нормальном функционировании организма, так и при заболеваниях, неудивительно, что технологии лечения виртуальной реальностью демонстрируют блестящие результаты. У пациентов, страдающих выраженным болевым синдромом после тяжелых ожогов тела, виртуальная терапия с погружением в специальную программу «Мир снега» (Snow World) втрое снизило интенсивность и частоту болей. Это было также подтверждено с помощью сканирования мозга — на фМРТ визуализировалось снижение активности пяти зон, ответственных за болевую чувствительность. Терапия виртуальной реальностью пациентов с арахнофобией (боязнь пауков) оказалась эффективной в 83% случаях, а в одном из исследований перенесших инсульт пациентов успешность реабилитации достигала 90%. Виртуальная реальность также продемонстрировала хорошие результаты в лечении фантомных болей и при расстройствах аутистического спектра, где был отмечен прорыв в эмоциональном узнавании и способности решать коммуникационные проблемы. А в 2020 году FDA (Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) присвоило виртуальной реальности статус революционного открытия для лечения болей в пояснице.
Мозг не просто фиксирует картину мира вокруг, а предсказывает ее и активно конструирует внутреннюю модель реальности, сравнивая гипотезы с сенсорными данными и постоянно обновляя прогнозы на их основе, это позволяет нам эффективно взаимодействовать с окружающим. Наше восприятие — вероятностная конструкция, а не буквальное отражение внешнего мира. Нарушения же нейронных механизмов могут приводить к феноменам вроде галлюцинаций или ложных воспоминаний — это показывает, насколько хрупка граница между реальным и «сгенерированным» опытом.
Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора.