Новое исследование, проведенное Нидерландским институтом неврологии, зафиксировало нейроны пациентов—людей, чтобы показать, что боль других людей напрямую отображается на нейроны в островке - области мозга, критически важной для наших собственных эмоций.

Разделять страдания других считается ключом к сопереживанию и нашей мотивации помогать другим. Поскольку люди сильно различаются по своей способности сопереживать, а некоторые психиатрические пациенты лишены способности сопереживать, понимание того, как наш мозг заставляет других чувствовать боль, 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 измерить активность нейронов. Вместо этого он 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 было бы вставить электроды в мозг и непосредственно измерить электрическую активность, с помощью которой нейроны обрабатывают информацию. По очевидным причинам это невозможно у людей, или так оно и есть?

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, в то время как 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 eLife, совместная работа исследователей NIN Эфе Соймана, Руне Брюлса, Каллиопи Юмпа под руководством профессоров Кристиана Кейзерса и Валерии Газзолы использовала эту уникальную возможность для проверки представления о том, что нейроны в областях мозга, связанных с нашей собственной болью, таких как островок, содержат нейроны с активностью, которая непосредственно отражает боль других.

Они показали пациентам короткие видеоклипы женщины, испытывающей различные уровни боли, и измерили, насколько сильно нейроны в островке - области мозга, участвующей в собственных болевых ощущениях пациентки, — реагируют на боль, которую, по их наблюдениям, испытывает женщина в видеоклипе.

В частности, они смогли измерить внутричерепные потенциалы локального поля, которые измеряют 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: Островок и наши собственные эмоции

Известно, что островок, область мозга, скрытая внутри мозга, играет решающую роль в наших собственных эмоциях. Он 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 он содержит много нейронов, которые реагируют, когда мы испытываем боль в нашем собственном теле или на нем, причем уровень его активности зависит от того, насколько неприятной мы находим эту боль.

Новизна: кодирование боли других

Поэтому команда исследовала, будут ли нейроны в этой области также отражать уровень боли, испытываемой другими людьми. Поскольку фильмы, которые они показывали участникам, различались по степени боли, которую испытывала актриса в фильмах, команда могла исследовать, будут ли фильмы, в которых пациенты воспринимали других как испытывающих большую боль, фильмами, в которых островковые нейроны проявляли бы большую активность, служа зеркалом боли других людей.

Это именно то, что они обнаружили: по всему островку они могли регистрировать электрическую активность, которая соответствовала боли, о которой люди сообщали в фильмах. Это было верно в отношении потенциалов локального поля и даже в отдельных нейронах, 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 островке мозга во время каждого фильма и предсказать, как пациент отреагирует на вопрос: "Как вы думаете, насколько сильной была боль, которую испытывал человек в фильме".

Предоставляя уникальную возможность прямой записи из своего мозга, пациенты, таким образом, предоставили нам ключевое представление о человеческой эмпатии: это действительно выглядит так, как будто мы сопереживаем боли других, потому что наш мозг настроен на преобразование их боли в активность в 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 островке и движений мышц актрисы в фильмах показал, что то, что мозг, по-видимому, использует для восприятия боли других, было не движением как таковым, а просто тем, насколько суженными оказались глаза актрисы. В другой половине камера фокусировалась на руке актрисы и показывала удар ремня по руке. В этом случае мозг, по-видимому, определял степень боли, обрабатывая, насколько сильно двигалась рука под действием ремня.

В совокупности это выявило сложные детали того, как гибко человеческий мозг преобразует то, что мы видим, как делают другие, в тонкое восприятие их внутренних состояний.

В то время как это исследование было сосредоточено на одной области мозга, островке, который, как показали исследования ФМРТ, важен для эмпатии, будущие исследования команды будут направлены на объединение данных со всех зарегистрированных электродов. Затем они могут разработать карту того, где в мозгу боль других преобразуется в тонкое сочувствие, которое мы можем испытывать к эмоциям других людей, и точно определить места, в которых различия между людьми могут объяснить поразительные различия в эмпатии, которые мы можем наблюдать вокруг нас.

Кристиан Кейзерс говорит: "Как нейробиолог, мы мечтаем понять, как нейроны делают нас теми, кто мы есть. То, что делают эти пациенты, позволяя нам записывать с помощью этих электродов, - это воплощение этой мечты в реальность: мы могли бы видеть в реальном времени, как чужая боль отражается в нейронах наблюдателя. После десятилетий работы над эмпатией мы смогли увидеть, как эмпатия развивается в человеческом островке".

Эфе Сойман говорит: "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".