Что значит быть собакой. И другие открытия в области нейробиологии животных: читать начало книги онлайн

Упражнение повторили еще раз, и еще, и еще.

Примерно через двадцать повторов у нее наконец щелкнуло. По очередному знаку Патриции Кэйди кинулась к мишени и опрокинула ее уже нарочно: свалив мишень, она оглянулась на Патрицию в ожидании похвалы и награды. Она усвоила, что лакомство закономерно появляется после опрокидывания мишени.

Когда Кэйди разобралась, что сбивать мишень – это такая забава, Патриция ввела в игру свисток. Теперь она не просто указывала на мишень, а добавляла к жесту свист. И снова понадобилось около двадцати повторов, чтобы Кэйди перенесла усвоенную закономерность на свисток, и жест стал излишним.

Теперь, когда Кэйди уверенно касалась мишени, пора было перенести отработку задания в головную катушку. Для выполнения эксперимента любой собаке, даже самой робкой, требовалось ткнуть носом мишень в головной катушке томографа. Но собаки на удивление чувствительны к контексту. Если Кэйди научилась касаться мишени на полу, это совсем не значит, что она готова проделать то же самое в головной катушке. И если для нас идентичность мишени очевидна, никто не гарантирует, что точно так же эту мишень воспринимает собака. Мы пока не знаем, каково оно – быть Кэйди.

Запустив Кэйди в головную катушку, где примерно в сантиметре от собачьего носа к опоре была прилеплена мишень, Патриция дунула в свисток. Кэйди в ответ просто уставилась на Патрицию. Абсолютно пустым взглядом.

Патриция попробовала еще несколько раз – без толку.

– И что теперь делать?

То же самое, что делали на полу, куда деваться. Указывать, а если понадобится, то и коснуться мишени, одновременно дуя в свисток, пока Кэйди не поймет, чего мы от нее хотим.

С такими, как Кэйди, дело продвигалось медленно. В отличие от Либби, они просто отказывались шевелиться, попав в головную катушку. Но в конце концов всех удалось научить тыкать носом в мишень по свистку и в той или иной степени воздерживаться от тычка при запрещающем жесте в виде скрещенных рук. Одни освоили этот фокус за пару месяцев, другим понадобилось полгода.

Теперь можно было переходить к сканированию. Если удача будет на нашей стороне и эксперимент спланирован правильно, то вскоре мы выясним, что же происходит у этих собак в голове.

Глава 2

Зефирный эксперимент

Патриция предпочитала приходить на томографию пораньше, поэтому прекрасным апрельским днем 2014 года они с Кэйди оказались в очереди первыми. Я приехал за полчаса до них, чтобы включить компьютеры и подготовить помещение. Застелил выдвижной стол свежей пеленкой, приставил лестницу, чтобы собаки могли забираться в аппарат сами. Через несколько минут пришел Питер и начал выкладывать свои приборы у дальнего торца томографа. Прежде всего – кнопочный счетчик, чтобы фиксировать время каждого испытания. Одну кнопку он будет нажимать, когда Патриция дунет в свисток, а вторую – когда Кэйди ткнет носом мишень. Затем Питер приклеил скотчем зеркальце к внутренней стенке тоннеля – отслеживать момент касания мишени. Наконец, закрепив в головной катушке опору для морды, мы отправили всю конструкцию вглубь аппарата.

В процедурную вбежала Кэйди, радостно виляя не просто хвостом, а всем задом. Она проходила это испытание уже в десятый раз. Ни намека на беспокойство. Через несколько минут, дав собаке слегка угомониться, Патриция скомандовала: «В катушку!»

Кэйди взбежала по лестнице и положила морду на опору, дожидаясь, когда Патриция обойдет аппарат и встанет у дальнего торца, прямо напротив Кэйди. По плану предполагалось для разминки прогнать десять раз «можно/нельзя», ничего пока не сканируя. Идеального исполнения мы не ожидали, но хотя бы 80 % правильных действий в обоих случаях получить хотелось бы.

Однако Кэйди впала в режим «в томографе шевелиться нельзя» и на свисток не реагировала вовсе. Надо было что-то делать. Марк предложил выпустить ее из томографа и ненадолго вернуться к игре.

– Гуляй! – велела Патриция.

Кэйди задом выползла из томографа и с абсолютно безмятежным видом, ничуть не обескураженная, спустилась по лестнице.

Мы расставили на полу несколько пластиковых мишеней, как в самом начале обучения. И хотя обычно от собаки нам требовалось спокойствие, тут я, подстраиваясь под характер Кэйди, затеял с ней возню, чтобы растормошить и настроить на игровой лад. Патриция свистнула и указала на мишень. Кэйди кинулась к ней, сбивая мишени на ходу. Мы дружно осыпали ее похвалами.

Посшибав мишени минут десять, Кэйди вроде бы созрела для повторного испытания в томографе. На этот раз дело пошло на лад. До идеала все равно было далеко, но все-таки примерно в 75 % случаев мишень она ткнула. Теперь можно было переходить к настоящему сканированию.

МРТ – удивительный метод исследования. Лучшего способа заглянуть внутрь организма пока еще не придумали. Для МРТ не требуется ни рентген, ни другое ионизирующее излучение, только мощнейший магнит и высокотехнологичная аппаратура, выстраивающая изображение. И поскольку радиация в процессе не участвует, МРТ безопасна для здоровья.

Но томографы капризны. Какие-то части вдруг отказывают, контрольная панель выдает загадочные ошибки, разобраться с которыми под силу только тайному техническому ордену наладчиков. Главная причина таких сложностей – необходимость держать магнит в холоде. Принцип работы томографа основан на генерации магнитного поля в 60 000 раз сильнее магнитного поля Земли. А для этого необходимо намотать на трубу много миль электрической проволоки и затем пустить по ней ток. Ток создает магнитное поле, ориентированное вдоль тоннеля томографа. Но для создания сильного магнитного поля требуется сильный ток – настолько сильный, что медная проволока плавится. Эту проблему удалось решить только в 1970-х годах, когда был открыт особый класс материалов под названием «сверхпроводники». В томографах используется проволока из ниобия и титана. При охлаждении до сверхнизких температур эти металлы приобретают нулевое электрическое сопротивление и способны выдержать ток какой угодно силы. При нулевом сопротивлении проволока не нагревается и ток не рассеивается. Сверхпроводимый магнит достаточно зарядить один раз, и он всегда будет в действии.

Сверхнизкие температуры удается обеспечить только с помощью жидкого гелия. В нормальных условиях этот газ легче воздуха, но, если хорошенько его охладить – до температуры –269 °С (–452 °F), он сконденсируется в жидкость. Оставлять его в открытом виде нельзя, иначе он выкипит, поэтому систему нужно держать герметично закупоренной, как скороварку. И даже в этом случае по законам термодинамики гелий постепенно будет превращаться обратно в газ. Соответственно, нужен насос, чтобы сжимать его и как можно дольше удерживать в жидком состоянии.

Из-за всех эти насосов и трубок кажется, будто томограф живет собственной жизнью. Компрессор – так называемая охлаждающая головка – гудит, как вентилятор. Первое, что вы замечаете, заходя в процедурную МРТ, – «чавканье» охлаждающей головки. Оно не смолкает никогда. По крайней мере, не должно. Наш новый аппарат, установленный на факультете психологии в Университете Эмори, успел пережить внезапную утечку гелия, которая привела к так называемому квенчу – потере сверхпроводимости и исчезновению магнитного поля. Очень разорительная неисправность. За капризный характер мы прозвали наш томограф Пенни – в честь такой же непредсказуемой героини сериала «Теория большого взрыва».

Хотя магнитное поле в томографе есть всегда, непосредственно во время сканирования необходимо создавать на определенных участках дополнительные поля. Они контролируются дополнительными магнитами – градиентными катушками, которые расположены в тоннеле сканера. Направляя электрический ток на градиентную катушку, можно изолировать для исследования требуемую область мозга. Управляет градиентами сложное программное оборудование, позволяющее быстро чередовать изолируемые области.

Если бы градиенты переключались где-то «за сценой», они не требовали бы отдельного упоминания. Но быстрая смена градиентов – процесс шумный. При каждом переключении градиентных полей катушки вибрируют, и вибрация эта передается всему аппарату. Томограф ведет себя как огромный динамик – и в самом его центре помещается наш четвероногий испытуемый.

В начале занятий мы приучали собак к шуму томографа, проигрывая этот звук в записи на нужной громкости. Но градиентные катушки все равно шумят так сильно, что приходится принимать дополнительные меры. Собачьи уши мы защищали обычными полиуретановыми берушами, которые применяют для проведения МРТ у людей, только фиксировали дополнительно цветной повязкой. А тем, кому категорически не нравились посторонние предметы в ушах, заменяли беруши шумоподавляющими наушниками.

Экипировав испытуемую и дождавшись, пока Питер займет свой пост, Патриция скомандовала: «Кэйди, в катушку!»

Мне из пультовой виден был только зад Кэйди. Когда она устроилась поудобнее, я проверил правильность положения с помощью предварительного – локализационного – сканирования. Это короткий десятисекундный прогон, дающий моментальный снимок того, что находится в катушке. При таком тесте градиентная обмотка издает только низкий гул, который у большинства собак никакого беспокойства не вызывает. Как и ожидалось, мозг Кэйди оказался точно в центре области визуализации.