Новое исследование, проведенное Нидерландским институтом неврологии, зарегистрировало у пациентов, что боль других людей напрямую отображается в нейронах островковой доли – области мозга, критически важной для наших собственных эмоций.
Разделение страданий других людей считается ключом к эмпатии и нашей мотивации помогать другим. Поскольку люди сильно различаются по своей способности к эмпатии, а некоторые психиатрические пациенты ее лишены, понимание того, как благодаря мозгу мы чувствуем боль других людей, является ключом к пониманию происхождения этих индивидуальных различий.
До сих пор нам приходилось полагаться на исследования фМРТ для выявления областей мозга, которые активизируются, когда мы воспринимаем боль других.
К сожалению, фМРТ не может непосредственно измерять активность нейронов. Вместо этого она измеряет изменения в кровотоке, которые помогают точно определить области мозга, связанные с эмпатией.
Чтобы понять, где в мозге нейроны помогают нам разделять страдания других, нам нужно ввести электроды в мозг и напрямую измерить электрическую активность, с помощью которой нейроны обрабатывают информацию. По очевидным причинам это невозможно проделать с людьми, или так оно на самом деле?
Пациенты с эпилепсией
В некоторых случаях эпилепсии, которые невозможно вылечить с помощью фармакологических методов лечения, хирурги имплантируют электроды непосредственно в мозг пациентов, чтобы локализовать источник эпилепсии.
Затем пациенты должны оставаться в больнице около недели, пока хирургическая бригада регистрирует их мозговую активность и ожидает возникновения эпилептического приступа. Чтобы придать смысл этому ожиданию, некоторые пациенты добровольно предоставляют уникальную возможность лучше понять человеческий разум: они выполняют психологические задачи, в то время как их мозговая активность измеряется с помощью этих медицинских электродов.
В новой статье, опубликованной в журнале eLife, исследователи Нидерландского института неврологии под руководством профессоров Кристиана Кейзерса и Валерии Газзолы использовали эту уникальную возможность для проверки представления о том, что нейроны в областях мозга, связанных с нашей собственной болью, таких как островковая доля, содержат нейроны с активностью, которая непосредственно отражает боль других людей.
Они показывали пациентам короткие видеоклипы с женщиной, испытывающей различные уровни боли, и измеряли, насколько сильно нейроны в островковой доле – области мозга, вовлеченной в собственные болевые ощущения пациента, – реагируют на боль, которую, как они видят, испытывает женщина в видеоклипе.
В частности, они смогли измерить внутричерепные локальные полевые потенциалы, которые показывают активность нескольких сотен островковых нейронов, расположенных вблизи электрода, у 7 пациентов с эпилепсией. Кроме того, они смогли увеличить активность отдельных нейронов в островке у 3 пациентов с эпилепсией.
Предыстория: Островковая доля и наши собственные эмоции
Известно, что островковая доля – область мозга, скрытая внутри мозга, – играет решающую роль в наших собственных эмоциях. Она может ощущать состояние нашего тела через информацию, поступающую от наших внутренних органов и кожи, и объединяет эту информацию с тем, что мы видим, слышим и обоняем, и, как считается, вызывает эти сознательные чувства, которые мы называем эмоциями. В частности, также было показано, что она содержит множество нейронов, которые реагируют, когда мы испытываем боль в нашем собственном теле или его поверхности, причем уровень ее активности зависит от того, насколько неприятной нам кажется эта боль.
Новизна: кодирование боли других
Поэтому команда исследовала, будут ли нейроны в этой области также отражать уровень боли, испытываемой другими людьми. Поскольку видеоролики, которые они показывали участникам, различались по степени боли, которую испытывала в них актриса, команда могла исследовать, будут ли те из них, боль в которых пациенты воспринимали более сильную, вызывать большую активность островковых нейронов, отражая боль других людей.
И это именно то, что они обнаружили: во всей островковой доле они могли регистрировать электрическую активность, которая соответствовала боли, показанной в видеороликах.
Это было верно для потенциалов локального поля и даже для отдельных нейронов, предоставив первое доказательство того, что область мозга, вовлеченная в нашу собственную боль, содержит детальное представление о том, какую сильную боль испытывают другие.
Используя передовые методы анализа данных, команда смогла измерить уровень электрической активности в островковой доле мозга во время каждого видеоролика и спрогнозировать, как пациент ответит на вопрос: “Как вы думаете, насколько сильной была боль, которую испытывал человек в фильме?”.
Уникальная возможность напрямую регистрировать активность мозга пациентов, таким образом, дала ключевое представление о человеческой эмпатии: действительно похоже, что мы сопереживаем боли других, потому что наш мозг настроен таким образом, чтобы преобразовать их боль в активность в определенных областях, связанных с нашей собственной болью.
Как мы воспринимаем боль других?
Команда предоставила дополнительную информацию о том, как мы воспринимаем боль других. В половине видеороликов камера была сфокусирована на выражении лица актрисы, которое, как было видно, менялось от нейтрального выражения до выражения различной степени боли в течение примерно одной секунды.
Анализ электрических реакций в островковой доле и движений мышц актрисы в видеороликах показал, что мозг, по-видимому, использует для восприятия боли других не движения как таковые, а только то, насколько суженными были глаза актрисы. В другой половине видеороликов камера была сфокусирована на руке актрисы и показывала удары по ней ремня. В этом случае мозг, по-видимому, определял степень боли, обрабатывая, насколько сильно дергалась рука под воздействием удара.
В совокупности это выявило сложные детали того, как гибко человеческий мозг преобразует то, что, как мы видим, происходит с другими людьми, в тонкое восприятие их внутренних состояний.
Хотя это исследование было сосредоточено на островковой доле, которая, как показали исследования фМРТ, важна для эмпатии, будущие исследования команды будут направлены на объединение данных со всех регистрирующих электродов. Затем они смогут разработать карту того, где в мозге боль других людей преобразуется в тонкую эмпатию, которое мы можем испытывать к эмоциям других людей, и точно выявить места, в которых различия между людьми могут объяснить поразительные различия в эмпатии, которые мы можем наблюдать вокруг нас.
“Как нейробиологи мы мечтаем понять, каким образом нейроны делают нас такими, какие мы есть. Эти пациенты, позволяя нам записывать данные с электродов, воплощают эту мечту в реальность: мы можем видеть в реальном времени, как чужая боль отражается в нейронах наблюдателя”. “После десятилетий работы над эмпатией мы смогли увидеть, как эмпатия развивается в островковом теле человека”, – говорит Кристиан Кейзерс.
“О страданиях других людей можно судить по множеству показателей: выражению боли, интенсивности события, которое причиняет им боль, и т.д. Благодаря этим невероятно ценным данным, которые мы собрали у пациентов, мы видим, как человеческий островок может настраиваться на любой из этих различных сигналов, когда мы испытываем боль других людей”, – говорит Эфе Сойман, исследователь Нидерландского института неврологии.
Помощь психолога