МРТ и мозг психопата

МРТ и мозг психопата

В магнитно-резонансной томографии (МРТ) используется комбинация сильных магнитных полей и радиоволн, которая создает поразительные изображения человеческой анатомии. МРТ используется с середины 1980-х, и сегодня томографы есть во всех больницах США. МРТ не применяет радиации или рентгеновских лучей и потому считается неинвазивным методом, совершенно безопасным для исследовательских целей.

Помимо создания прекрасных изображений анатомии мозга, новейшие технические достижения в МРТ позволили ученым изучить мозг в действии. В самой распространенной методике, имеющейся в арсенале ученых, используется модифицированная система МРТ, которая измеряет происходящие в мозге изменения кровообращения с маркированным кислородом. Подобно мышцам, нейроны мозга нуждаются в кислороде для работы. В легких кислород связывается с гемоглобином в крови, и кровеносная система доставляет нагруженный кислородом гемоглобин в мозг (и мышцы). Сигнал насыщенной кислородом крови отличается на МРТ от сигнала крови, в которой кислорода мало. Насыщенная кровь ярко-красная (артериальная), а лишенная кислорода – синяя (венозная). Томограф можно настроить так, чтобы он фиксировал точные снимки участков мозга, куда доставляется и где потребляется кислород (например, цвет меняется с красного на синий). В течение нескольких минут ученые могут определить, какие области мозга потребляют кислород, в то время как исследуемый выполняет те или иные задачи. Это называется определением уровня оксигенации крови функциональной магнитно-резонансной томографией (BOLD МРТ). Обычно эта методика называется коротко функциональной МРТ, или фМРТ.

Функциональная МРТ была изобретена в 1992 году{47}, когда я еще учился в Дэвисе. Я работал с профессорами Майклом Газзанигой и Роном Мэнганом, которые сразу же начали использовать фМРТ у себя в лабораториях. Благодаря замечательной научной атмосфере университета я смог познакомиться с техническими аспектами МРТ с ее первых лет.

К тому времени, как я отправился в Университет Британской Колумбии летом 1994 года, я успел проработать с данными фМРТ более двух лет. Обосновавшись в Ванкувере, я стал искать лучшую МРТ-систему в городе, где мы могли бы проводить функциональные исследования в томографе на психопатах. Техника BOLD МРТ предъявляет большие требования от МРТ-системы, потому что при сборе функциональных данных заставляет ее работать на максимуме возможностей. В обычном режиме на томографе можно собрать около 10–20 изображений. Но фМРТ дает от 10 до 20 тысяч изображений. Помимо специального оборудования, помещение должно быть оснащено проекционными системами высокого разрешения, видеоэкранами, оптоволоконными устройствами и особыми, совместимыми с МРТ кабелями. Я часто ловлю себя на мысли, что «совместимый с МРТ» на самом деле – эвфемизм выражения «сумасшедше дорогой». Например, обычный джойстик для видеоигр может стоить 20 долларов, а оптоволоконный, совместимый с МРТ джойстик стоит около 2 тысяч. Так, чтобы получить возможность проводить функциональную томографию на простом томографе, нужно его очень много дорабатывать, тратя немало денег.

Мне удалось выяснить, что больница Университета Британской Колумбии только что приобрела совершенно новенький магнитно-резонансный томограф «Дженерал электрик» 1,5Т. Я донимал их звонками, пока не выяснил, кто отвечает за новую систему. Оказалось, что это доктор Брюс Форстер, радиолог; с ним мне и нужно было встретиться.

Я начал разведку с того, что обошел всю территорию больницы в поисках бокса с томографом. Оказалось, что он встроен прямо с торца больницы и имеет собственный служебный подъезд с кирпичной дорогой. Я предположил, что дорогу проложили, чтобы обеспечить доставку системы. Клинические сканеры весят до 27 тонн и требуют специальных помещений.

Я вошел в университетскую больницу через кафетерий в подвале и стал искать указатель к томографу. Таблички привели меня по длинному коридору к главному входу отделения МРТ. Я подошел к администратору, представился и спросил, нельзя ли поговорить с доктором Форстером. Администратор заметила, что его кабинет наверху, но он как раз собирается уходить, поэтому, если я хочу его застать, мне надо бежать со всех ног.

Я бросился по коридору, потом вверх по лестнице – плюс два этажа. Я распахнул этажную дверь и быстро зашагал по коридору среди радиологических кабинетов. Было около шести часов вечера, и в одном из кабинетов в конце коридора была открыта дверь и горел свет.

Когда я подошел к двери, из кабинета вышел человек, и мы с ним столкнулись. Я скомканно пробормотал извинение. Увидев, что я посторонний, он спросил, не помочь ли мне найти дорогу. Я совершенно не заметил надпись на входе в коридор, где значилось «Посторонним вход воспрещен».

– Да, я ищу доктора Форстера.

– Это я. Чем могу помочь? – ответил он.

– Я аспирант УБК, изучаю преступников-психопатов. Я хотел бы узнать, нельзя ли как-нибудь доставить их к вам из тюрьмы строгого режима и просканировать на вашем новом томографе, – невозмутимо сказал я.

Он кашлянул, шагнул назад и по-новому оценил ситуацию.

Доктор Форстер был идеально одет; даже его носки подходили к костюму. У него была безупречно постриженная бородка и зачесанные назад волосы. Он был похож на современного Зигмунда Фрейда.

Наконец он заговорил – очень низким, но при этом мягким и властным тоном:

– Давайте присядем, и вы мне расскажете подробнее, что у вас на уме.

Он показал на стулья в его образцово чистом кабинете. Я вошел и сел. Он сел за ближайший к двери стол.

– Так что вы там хотите сделать? – спросил он.

Я рассказал ему об исследовании, которое проводил я и доктор Хэр, о своем опыте работы с фМРТ под руководством доктора Газзаниги и доктора Мэнгана в Дэвисе. Я и еще один аспирант из лаборатории доктора Хэра собирались обратиться к канадскому департаменту исполнения наказаний с просьбой разрешить нам доставить заключенных из тюрьмы в больницу, чтобы мы просканировали их мозг. Я хотел знать, способен ли его сканер на фМРТ.

Он откинулся на спинку стула и сказал, что никогда в жизни не подумал бы, что кто-то будет просить проверить на его томографе преступников-психопатов.

– Расскажите подробнее, – сказал он.

После получасового разговора доктор Форстер отвел меня вниз, к комплексу МРТ.

Мы подошли к установке, и он представил меня своему главному физику – доктору Алексу Мэки. Доктор Мэки возглавлял исследовательскую группу, которая занималась поражениями белого вещества мозга. В течение дня томограф был постоянно занят пациентами больницы, но Мэки договорился с руководством, что сможет проводить исследования каждый вечер среды с шести до полуночи и даже позже.

Я быстро изложил доктору Мэки свои познания и опыт работы с фМРТ.

– Вот как, – сказал он. – Мы тут собрали самую лучшую аппаратуру как раз на тот случай, если кому-нибудь вздумается сделать фМРТ.

Тут вмешался доктор Форстер и сказал, что был бы счастлив, если бы его группа первой в Канаде использовала функциональную томографию для дооперационного картирования.

Дооперационное картирование – процедура, которую проводят нейрохирурги перед тем, как удалить опухоль и соседние ткани мозга. Нейрохирургам нужно убрать всю пораженную ткань, не затрагивая важные, или элоквентные, зоны коры. Элоквентными называются те зоны коры мозга, которые управляют такими способностями, как речь и движения языком. Раньше дооперационное картирование происходило следующим способом: пациенту удаляли череп и электрически стимулировали мозг, чтобы выяснить, какие его части за что отвечают. Хирурги кропотливо определяли элоквентные зоны мозга при помощи электрических записывающих устройств, довольно похожих на аппаратуру для ЭЭГ, прежде чем взять скальпель и удалить опухоль и соседние ткани, которые тоже могли быть поражены.

Однако фМРТ позволяет провести такое дооперационное картирование без скальпеля. При помощи сканера ученые могут разметить области, занятые в языковых и моторных функциях. Так нейрохирург получит карту элоквентной коры пациента, и ему не нужно будет удалять череп и прибегать к электрической стимуляции.

В Университете Британской Колумбии также работал доктор Дзюн Вада, первооткрыватель методики, при которой одно из полушарий мозга погружается в сон с помощью анестезии. Таким образом хирург может выяснить, какая сторона мозга отвечает за язык. У большинства людей это левое полушарие. Но у некоторых – примерно 10 процентов населения – языком управляет правое полушарие. При резекции опухолей безопаснее удалять мозговую ткань из полушария, которое не отвечает за язык. Методика Вады помогает локализовать языковые центры.

Однако это инвазивная процедура, и порой пациенты умирают от нее самой, прежде чем доберутся до операции для удаления опухоли. Если бы удалось заменить методику Вады неинвазивной функциональной томографией, это имело бы очень важное значение.

Так что я вызвался проводить дооперационное картирование для доктора Форстера. Доктор Мэки также великодушно позволил мне добровольно работать вместе с его группой в МРТ-исследованиях белого вещества. И мы втроем решили вместе придумать, как просканировать мозг заключенным на новеньком больничном томографе.

Даже удивительно, что доктор Форстер просто не выбежал из кабинета, когда я бесцеремонно выложил ему план привезти к нему уголовников из тюрьмы строгого режима в 130 километрах от больницы, снять с них наручники и уложить в томограф. Я, может быть, забыл сказать доктору Форстеру, что нам придется снять с них наручники перед сканированием, потому что в комнате с томографом не может находиться металл. Я решил, что об этом мы договоримся позже, когда дойдет до дела. Ему и так будет о чем подумать.

В следующие несколько лет я почти каждую среду с шести до полуночи работал с доктором Мэки. Я часто сам был добровольцем, подопытным кроликом, который ложился в сканер и что-нибудь испытывал на себе, когда Алекс с его командой аспирантов разрабатывал новые последовательности импульсов. За эти годы мой мозг просканировали десятки раз. В конце концов я узнал, что томограф – очень удобное место для сна. Сейчас мне вообще трудно не заснуть, как только я оказываюсь в томографе.

Мы сумели провести несколько дооперационных картирований пациентов доктора Форстера. Он был в восторге и представил наши данные на нескольких профессиональных симпозиумах, говоря о тех возможностях, которые эта новая технология могла бы открыть перед такими пациентами.

Одной из них была восемнадцатилетняя девушка с небольшой мальформацией[3] кровеносных сосудов мозга. Примерно за неделю до нашей встречи она стала испытывать такие симптомы, как покалывание в лице, руках и языке. И однажды она проснулась и не смогла сказать ни слова, хотя оставалась в ясном сознании. Она зашла в комнату матери и отца и попыталась сказать им, что случилось, но упала в обморок. Обезумевшие от страха родители привезли ее в приемный покой больницы УБК, где доктор Форстер и нашел аномалию. Он предложил девушке пройти дооперационное картирование с помощью фМРТ.

Я составил специальные задания, чтобы выяснить, какие участки мозга отвечают у нее за работу рук, лица и языка в ее мозге. Потом я придумал задание, чтобы определить участки мозга, управляющие речью. В день сканирования мы с ней встретились, и я потренировал ее выполнять задания. Она с большим любопытством расспрашивала о предстоящей процедуре, но глаза выдавали ее тревогу и опасения. Она волновалась, что мы найдем что-нибудь плохое.

Мы выяснили, где перепутались ее артерии и вены и какие части мозга связаны с той областью, которую собирался наглухо заклеить нейрохирург. Дело в том, что в этой процедуре действительно используется клей, чтобы закрыть неправильно работающую артерию. Однако ткани мозга, которые снабжает кровью эта артерия, могут отмереть, лишив девушку способности управлять лицом, руками или языком, то есть возможности говорить.

Потом я мучительно бился над анализом данных картирования, ведь я должен был сделать все возможное, чтобы не допустить ошибки. Я не хотел, чтобы нейрохирург удалил важную часть мозга из-за моего просчета. Мы вместе с хирургом просмотрели результаты, и я рассказал ему обо всех недостатках и ограничениях техники фМРТ.

Нейрохирург воспользовался нашими результатами, чтобы добраться до нужного места и заклеить артерию. К всеобщему восторгу, девушка полностью поправилась.