Человек лежит в тоннеле томографа и смотрит на экран. На картинке мозга загораются цветные пятна: «область страха», «область речи». Выглядит как прямой снимок работы мысли. На самом деле цветные пятна результат длинной цепочки измерений и расчётов, и понимать её нужно, чтобы не переоценивать выводы.

Что измеряют

Магнитно-резонансный томограф создаёт сильное магнитное поле и измеряет отклик ядер водорода. Функциональная МРТ (фМРТ) использует то, что гемоглобин без кислорода (дезоксигемоглобин) слегка меняет магнитные свойства. Когда нейроны в области активны, им нужно больше энергии, и к ним приливает больше крови, причём с избытком, так что доля насыщенной кислородом крови там растёт. Сигнал в этом месте слегка усиливается. Такой сигнал назвали BOLD (зависящий от уровня кислорода в крови). Принцип описал Сэйдзи Огава с коллегами в 1990 году.

Что важно знать

  • Сигнал косвенный. Мы измеряем кровоток, а не электрическую активность нейронов. Связь между ними сложная.
  • Он медленный. Реакция на событие достигает максимума через 4–6 секунд, а нейроны работают за миллисекунды (в этом ЭЭГ лучше, см. «Как работает ЭЭГ»).
  • Он небольшой. Изменение сигнала составляет обычно несколько процентов, поэтому результаты усредняют по многим повторам и людям.
  • Разрешение. Пространственная точность порядка миллиметров: в одной ячейке (вокселе) сотни тысяч нейронов.
  • Вывод строится на сравнении: активность во время задачи минус активность в контрольном состоянии.

Что можно и нельзя

Николас Логотетис в обзоре 2008 года рассмотрел возможности и ограничения метода. Он подчеркнул, что BOLD отражает в основном входящие сигналы и локальную обработку, а не выход нейронов, и что его интерпретация зависит от условий. Кроме того, важны следующие замечания.

  1. Обратный вывод. Если область «загорелась» при страхе, нельзя утверждать, что она «центр страха»: та же область активна во множестве задач. Рассуждение «активна область X, значит человек испытывает Y» ненадёжно (Расселл Полдрак, 2006).
  2. Статистические ловушки. Анализ тысяч вокселей легко даёт ложные «находки». Известный постер про «мёртвого лосося», у которого «нашли» мозговую активность, показал необходимость поправок. В 2016 году Андерс Экланд и коллеги показали, что часть популярных программ завышала значимость результатов, и это вызвало пересмотр методов.
  3. Завышенные корреляции. Эдвард Вул и коллеги (2009) заметили, что некоторые работы получали слишком высокие связи между мозгом и чертами личности из-за способа отбора данных.
  4. Малые выборки и воспроизводимость. Исследования на двадцати людях часто не повторяются.

Что умеет фМРТ

  • Показывать, какие области включаются при задачах, например при чтении или счёте.
  • Исследовать связи между областями в покое (см. «Сеть пассивного режима»).
  • Планировать нейрохирургию, определяя расположение речи и движения.
  • Изучать различия между группами, развитие и старение мозга.

Чего не умеет

Метод не читает мысли, не диагностирует по одному снимку психические расстройства или черты характера, не годится как детектор лжи. Томографию делают в клиниках по назначению, она безопасна и не использует излучения. Но опираться в бытовых выводах на цветные картинки в новостях не стоит.