Разработка заданий для фМРТ

Разработка заданий для фМРТ

Я собирал данные нейровизуализации по выходным, когда не работал в тюрьме. Большинство аспирантов охотно давали себя просканировать в обмен на изображение мозга. Мы еще не успели проработать на томографе и года, а почти все аспиранты УБК уже получили снимки собственного мозга. Наша команда разрабатывала задачи и процедуры, с помощью которых мы собирались исследовать заключенных, как только организуем их транспортировку в больницу. Долгими днями в отделении МРТ я накапливал и анализировал данные и еще более долгими днями в тюрьме интервьюировал заключенных и собирал все новые ЭЭГ.

Я бы не смог скоординировать доставку психопатов из тюрьмы для исследования с помощью функциональной томографии, если бы мне не помогали многие другие люди. Андра Смит, аспирантка УБК, сначала изучала проявления агрессии на крысах, но потом у нее обнаружилась на них сильная аллергия. Поэтому она стала изучать психопатию и работать с заключенными. Мы с Андрой много дней провели за совместной работой в тюрьме; именно она написала большинство заявок на гранты, которые мы получили для финансирования нашего проекта. Ни одно оригинальное исследование с нейровизуализацией психопатов не было бы закончено без ее самоотверженной помощи.

Доктор Питер Лиддл, физик и психиатр, сыграл важную роль, подготовив нас к сложностям анализа изображений мозга. Перед тем как доктор Лиддл перебрался в УБК, он был основателем и членом группы, которая работала в Хаммерсмитской больнице в Лондоне и создала пакет программного обеспечения для статистического параметрического картирования, или СПК. Питер взял к себе молодого психиатра Карла Фристона, чтобы тот помог ему провести клиническую оценку пациентов с шизофренией. Карл также интересовался математикой и разработал набор самых популярных в мире компьютерных программ для анализа данных нейровизуализации. Более чем в 80 процентах рецензируемых публикаций всего мира использованы СПК для анализа снимков мозга. Мне повезло работать с Питером, Карлом и их сотрудниками и овладеть наилучшими способами анализа данных нейровизуализации с первых лет после возникновения этой области науки.

У новой установки МРТ в университетской больнице оказались свои заморочки. Мы выжимали из машины все возможное, и инженеры «Дженерал электрик» не ожидали, что возникнут такие проблемы, которые возникли у нас. Одна из них заключалась в том, что система могла сделать не более 512 изображений подряд. Но ведь во время функциональной томографии мы собираем тысячи изображений за сеанс. Ища решение этой трудности, я познакомился с несколькими учеными-коллегами, которые тоже пытались избавиться от этой помехи и решить другие проблемы с томографом «Дженерал электрик».

На конференции по МРТ в Ванкувере в том же году я познакомился с аспирантом-физиком из Висконсина Брайаном Моком. За бутербродами и пивом он буквально перевернул наш процесс сбора данных на сканере. Брайан дал нам код, который позволял брать данные МРТ и реконструировать первичные данные на другом компьютере. Именно эта «офлайновая реконструкция» Брайана дала нам возможность обойти ограничение на 512 изображений. Потом Брайан сказал, что, если мы хотим, чтобы сканер работал быстрее, можно отключить пару тепловых датчиков. Такое впечатление, что инженерам «Дженерал электрик» даже в голову не пришло, что ученые будут настолько напрягать томограф при сборе данных функциональной МРТ, и они встроили туда маленький частотный регулятор, вроде ограничителя скорости в автомобиле. Брайан научил меня, как его отключить.

После обеда с Брайаном я позвонил техникам и велел им отключить регулятор на томографе. Потом я попросил их сделать последовательность снимков фМРТ на «фантоме» (бутылке с водой, которую мы используем для испытаний). Техники сунули фантом в томограф и просканировали его. Оказалось, что наш сканер стал работать на 40 процентов быстрее! Просто удивительно.

Как только Брайан окончил аспирантуру, его тут же взяли в «Дженерал электрик». Теперь он руководит группой по разработке аппаратуры для магнитно-резонансной томографии, и я каждый раз при встрече предлагаю ему выпить и закусить за мой счет.

Еще по электронной почте я познакомился со студентом Мэрилендского университета Винсом Калхуном, который пытался решить ту же проблему – ограничение скорости сканеров «Дженерал электрик», на которых он тоже работал. Винс был инженером и искал новые способы анализировать нейронные сети мозга. Тогда я поделился с Винсом хитростями, которые узнал от Брайана Мока. Через несколько лет мы с Винсом Калхуном вместе стали младшими научными сотрудниками. И уже Винс ставит мне выпивку и закуску за свой счет.

Моя однокашница Андра Смит воспользовалась моим источником кофе из «Старбакса» и стала раздавать его в конвойной службе канадского департамента исполнения наказаний. Конвойная служба отвечает за транспортировку заключенных из одной тюрьмы в другую или в специальные медицинские учреждения. Примерно через полгода раздачи бесплатного кофе Андра поинтересовалась, не смогут ли они доставить заключенных из нашей тюрьмы в университетскую больницу для томографии. Ей ответили, что с радостью помогут.

Тюремная охрана опасалась сообщать заключенным, в какой день их повезут в больницу на МРТ. Региональная конвойная служба хотела сделать все возможное, чтобы они не спланировали побег. Она особенно беспокоилась насчет того, что они свяжутся с сообщниками на воле, и те помогут им сбежать во время перевозки. Наш проект пришлось готовить в полной секретности.

Проблема побега была весьма серьезной. 18 июня 1990 года сообщники заключенного угнали вертолет и посадили его прямо у ограды канадской тюрьмы строгого режима (по забавному совпадению носящей название Кент). Побег организовал один заключенный, отбывающий пожизненный срок, и еще один присоединился к нему уже после посадки вертолета. Преступники стреляли в охранников и одного серьезно ранили. План побега они как будто взяли прямо из голливудского боевика. Заключенные с сообщниками выбрались из тюрьмы, но их схватили несколько недель спустя, когда они прятались в лесу.

Как-то я разговаривал с начальником конвойной команды о мерах безопасности и спросил, запретят ли заключенным звонить по телефону в те дни, когда мы кого-то повезем на исследование. Он сказал, что в эти дни в тюрьме планируется отменить все телефонные звонки, чтобы заключенные не смогли никому позвонить и рассказать, что их повезут в больницу.

«Пожалуй, хорошая идея», – подумал я. Но потом спросил: а что, если сигнал – это отсутствие звонка? Иными словами, если заключенный звонил одному и тому же человеку каждый день и вдруг не позвонил, это может быть знаком.

Этого начальник не ожидал. Поэтому в течение нескольких недель перед первым сканированием в тюрьме в произвольные дни отключали телефоны для всех. Канадский департамент исполнения наказаний – это нечто; на что он только не шел ради нашего исследования.

Как-то утром в середине лета мы приступили к осуществлению нашего проекта по сканированию мозга. Вооруженный конвой доставил пятерых психопатов за 130 километров из Эбботсфорда в Ванкувер. Всего было четыре машины. Первая разведывала дорогу и ехала минут на десять раньше остальных, чтобы убедиться: впереди все чисто. Потом ехала спецмашина, сразу же за ней грузовик с людьми. Он был похож на бронированную машину инкассаторов. Через пять минут после грузовика ехал последний автомобиль с двумя до зубов вооруженными охранниками.

В университетской больнице устроили специальный подъездной путь и расставили охрану по всей территории. Там даже поставили деревянные щиты, которые закрывали подъезд к отделению МРТ вместе с грузовиком. Грузовик мог подъехать по кирпичной дороге и припарковаться в десяти шагах от входа.

Я никогда не забуду первый раз, когда мы доставляли заключенных.

Я проснулся еще до рассвета и стал готовиться к предстоящему дню. Мы убрали из помещения с томографом все, что можно было бы использовать как оружие. Мы попросили больничную охрану проверить периметр и убедиться, что никакие сообщники не прячутся поблизости и не попытаются обеспечить кому-нибудь побег.

По дороге в больницу я купил пару дюжин пончиков и много-много кофе для охраны и заключенных. Доктор Лиддл и доктор Форстер уже были на месте, как и мои коллеги Андра Смит и наш проверенный техник Труди Шоу.

Первая машина прибыла в семь утра, задолго до того, как большинство сотрудников больницы пришло на работу. Вошли охранники и все осмотрели, проверили и перепроверили все наши меры предосторожности. Вызвали по радио грузовик с заключенными, велев водителю заезжать на нашу импровизированную парковку. Когда грузовик остановился, охранники закрыли деревянные щиты и открыли огромную металлическую защелку, запиравшую заднюю дверь бронированного грузовика. Заключенные, пристегнутые к полу, сидели на стальных лавках. Их отстегнули и провели в больницу. Заключенные щурились в ярко освещенном помещении, привыкая к свету после темного грузовика. На них были наручники и ножные кандалы, пристегнутые цепями к поясу. Шаркая, заключенные прошли в комнату ожидания и уселись на плюшевые банкетки. Охранники расстегнули цепи, чтобы они могли выпить кофе с пончиками, а кандалы на руках и ногах оставили.

Первым в списке стоял мой старый приятель Ричи-Шокер. Его провели в помещение с томографом для подготовки. Я описал процедуру и дал Ричи примеры задач, которые он будет выполнять в томографе.

– Вы мне скажете, если с моими мозгами будет что-то не так? – спросил Ричи.

– Не удивляйся, если окажется, что их у тебя нет, – поддел кто-то из конвойных.

Видимо, Ричи уже доставил им несколько неприятных минут, когда вышел из камеры голышом в пять утра перед транспортировкой. Конвой был не в восторге, пока он одевался.

Охранник встал на одно колено, чтобы снять с Ричи кандалы, и он мне улыбнулся. Когда все цепи спали с Ричи, он потер запястья, и мы вошли в комнату сканирования. Я заметил, что доктор Форстер пристально наблюдает из окна операторской. Ему пришлось смириться с тем, что с заключенных полностью снимут наручники и цепи, прежде чем они войдут в комнату. Вот только не стоило мне советовать ему посмотреть кино «Воздушная тюрьма» с Николасом Кейджем и Джоном Малковичем, где целый самолет уголовников освобождается от цепей и захваты вает управление; доктора потом несколько недель мучили кошмары.

Ричи-Шокер запрыгнул на стол томографа. Мы позиционировали его и убедились, что ему удобно. Труди дала Ричи пневматический шарик и объяснила, что это «тревожная кнопка», подающая сигнал в пункт управления, и его нужно сжать только в том случае, если он почувствует, что ему срочно нужно выйти из сканера. Я понял, что сейчас будет, еще до того, как это произошло.

Ричи-Шокер сжал шарик. В комнате оператора раздался пронзительный сигнал и напугал доктора Форстера, который пролил кофе на костюм. Поднялась шумная суматоха, пока группа пыталась отключить сигнал тревоги.

Ричи улыбался, видя, какой из-за него поднялся тарарам; он велел мне обязательно всем сказать, что его зовут Шокер.

Труди еще несколько минут возилась с Ричи; я показал ему экран, на который он будет смотреть во время выполнения заданий. Потом мы с Труди вышли, и я закрыл за собой тяжелую дверь с магнитным экраном. Лязг защелки вызвал у меня такое же чувство, как от закрывающегося тюремного замка, но в этот раз я сам запирал своего первого психопата.

Труди только посмеялась над выходкой Ричи. В то утро все были на взводе, и его маленькая шутка сняла напряжение.

Мы сели у пульта управления и запустили протокол нейровизуализации. Мы обратились к Ричи по интеркому; он был готов.

Томограф знакомо запикал, когда столкнулись магнитные поля и радиоволны стали рассылать протоны. Через несколько минут на экране компьютера появились первые изображения мозга уголовника-психопата.

Я посмотрел на них, почти ожидая увидеть в мозге Ричи какую-то огромную дыру. Доктор Форстер тоже рассматривал экран компьютера, заглядывая поверх моего плеча. Он протянул руку, нажал на несколько кнопок, и изображения стали сменяться: сначала целая серия снимков мозга сверху вниз, потом справа налево. Я изо всех сил следил, как бы Ричи не выбрался из томографа и не попытался сбежать. К счастью, он был все время виден нам в операторской, а из комнаты сканирования был только один выход.

Доктор Форстер сказал, что психопатическое поведение Ричи нельзя объяснить какой-нибудь опухолью или другой заметной аномалией мозга. Компьютерные алгоритмы тщательно проанализируют его мозг.

К чести Ричи надо сказать, что он сделал все, о чем его просили. Он хорошо выполнил все задания, не очень шевелил головой, и снимки выглядели прекрасно. Когда стол томографа выехал из туннеля, Ричи вразвалочку зашел в операторскую и уселся на стул. Охранник застегнул на нем ручные и ножные кандалы.

Я разрешил Ричи посмотреть на его мозг на компьютерном экране.

– Удивлен? – спросил я.

– Да, но не шокирован, – ответил Ричи с усмешкой. – Рад видеть, что у меня черепушка не пустая. Дайте мне знать, если у меня окажутся самые лучшие мозги, ладно?

Он ухмыльнулся и посмотрел на меня своими пустыми глазами.

Я должен быть выяснить, чем отличается мозг Ричи от остальных, что скрывается за холодным, невыразительным, безэмоциональным взглядом его глаз.

Остаток дня прошел как по маслу. Мы просканировали всех заключенных, и никто не нажал тревожного сигнала. Я всем раздал снимки мозга. Заключенные сравнивали их друг с другом, как мальчишки. Ричи сказал остальным, что у него самый лучший мозг. Он показал всем толстое мозолистое тело на снимке и даже обвел его, чтобы все увидели. Я дал им короткий урок анатомии, раздавая снимки. Так Ричи узнал, что мостик, соединяющий два полушария и называющийся мозолистым телом, у него оказался необычно толстым.

Конвойные и заключенные весь остаток дня шутили про «мозоль на мозгах» у Ричи. Мы всех накормили пиццей, и в третьем часу дня караван отправился в обратный путь после чрезвычайно успешной сессии.

Я смотрел, как армированный грузовик ползет по кирпичной дорожке, возвращаясь в тюрьму, и почувствовал, как начинает стихать прилив адреналина, бурлившего в моей крови весь день. Организм сказал мне, что у меня больше не осталось сил, но мне хотелось дать компьютерам задание обработать и продублировать все данные.

Вернувшись в лабораторию, я запустил скрипт, который сам написал, чтобы компьютеры за ночь проанализировали данные, и пошел на парковку, чтобы тоже вернуться домой.

В следующие несколько лет мы организовали еще 10 сессий и просканировали более 50 заключенных тюрьмы строгого режима. Все прошло гладко, не считая разве что мелких осложнений. Я чрезвычайно признателен региональной конвойной службе и остальным сотрудникам канадского департамента исполнения наказаний, персоналу университетской больницы и особенно техникам по работе с МРТ и моим коллегам по лаборатории.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.