Работа мозга «Наука 2.0» с психофизиологом Татьяной Строгановой. Часть 1

Мы публикуем стенограмму передачи «Наука 2.0» – совместного проекта информационно-аналитического портала «Полит.ру» и радиостанции «Вести FM». Гость передачи доктор биологических наук, профессор, руководитель Центра нейрокогнитивных исследований Московского городского психолого-педагогического университета, заведующая кафедрой Возрастной психофизиологи МГППУ, член редколлегии журнала «Экспериментальная психология», главный научный сотрудник Лаборатория возрастной психогенетики Психологического института РАО Татьяна Александровна Строганова. Услышать нас можно каждую субботу после 23:00 на волне 97,6 FM.

Дмитрий Ицкович: Здравствуйте, в студии Дмитрий Ицкович и Борис Долгин — программа «Наука 2.0», совместный проект радиостанции «Вести FM» и портала «Полит.ру». Мы разговариваем с Татьяной Александровой Строгановой, доктором биологических наук, профессором, руководителем Центра нейрокогнитивных исследований Московского государственного психолого-педагогического университета. Кроме того, Татьяна Александровна — заведующая кафедрой возрастной психофизиологии того же университета, член редколлегии журнала «Экспериментальная психология», главный научный сотрудник лаборатории возрастной психогенетики Психологического института Российской академии образования. Здравствуйте, Татьяна Александровна.

Татьяна Строганова: Здравствуйте.

Д.И.: Знаете, я читаю ваши титулы, и мне кажется, что тут есть несколько слов, которые не складываются в одну картину с точки зрения обывателя, интересующегося наукой. Психология – понятно, Фрейд, но возрастная психология – это что такое? А биология – это для обывателя вообще из другой сферы. Про когнитивные исследования мы как-то говорили в передаче, но нейрокогнитивные… В общем, у вас сфера деятельности, которая размечена словами, по отдельности понятными, а вот в целом….

Борис Долгин: К тому же не надо забывать про возрастную психогенетику, которая была названа в конце.

Д.И.: Как может быть генетика возрастной?

Т.С.: Хорошо, давайте договоримся о терминах — с этого хорошо начинать любую беседу. Во-первых: я биолог, окончила кафедру высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ. Второй вопрос: чем я занимаюсь? Я действительно занимаюсь относительно молодой наукой, которая называется психобиология, или психофизиология. Эта наука возникла в 80-х годах прошлого столетия. Тогда один за другим появились разные методы прижизненного исследования мозга и его функций. Сейчас эти методы у всех на слуху: позитронная и эмиссионная томография, функциональная магнитная резонансная томография.

Д.И.: Ну, не то, чтобы на слуху, но у всех есть представление о том, что можно сделать томограмму, какие-то еще исследования. Ударился головой – и что-то такое с тобой делают.

Т.С.: Хорошо, появилась возможность исследовать активные структуры мозга в момент, когда мозг работает. Т.е. вы решаете арифметическую задачу, и можно посмотреть, какие структуры мозга у вас активны в этот момент. Эта возможность появилась в 80-е годы ХХ века.

Д.И.: А раньше как изучали?

Т.С.: Раньше единственным способом изучения этой активности была электроэнцефалограмма.

Б.Д.: И был мёртвый мозг, с которым можно было делать всё, что угодно.

Т.С.: Да, но он был мёртвый.

А теперь активность живого мозга начали по-настоящему изучать у живого человека, а не только у животного.

Мозг животных изучают с начала ХХ века, когда появилась техника электродных исследований, микроэлектродных исследований. А с мозгом человека дела обстояли иначе. Мы почти ничего не знали о том, как он функционирует до той поры, пока не были внедрены в науку новые, совершенно фантастические методы.

Д.И.: Я помню, что были такие страшные истории про лоботомию и ещё какие-то исследования. Даже при советской власти были какие-то шоки инсулиновые на мозге.

Т.С.: Да, электрошок и сейчас используется, а лоботомию больше не используют, как раньше.

Д.И.: Она, как я понимаю, тоже давала какой-то научный материал.

Т.С.: Думаю, да, поскольку вообще любая клиника даёт научный материал. Началось нечто невероятное, правда, не у нас в стране, а в тех, которые начали использовать методы для изучения живого функционирующего мозга человека. Оказалось, что эти методы чрезвычайно полезны для психологии. Потому что психология опиралась до этого на некоторые экспериментальные факты, в основном на наблюдения. Люди наблюдали за другими людьми и занимались натурфилософским обобщением.

Д.И.: Был у нас такой психолог Павлов.

Т.С.: Павлов никогда не был психологом, он был биологом и исследовал в основном животных.

Д.И.: Он исследовал высшую нервную деятельность животных, но у людей то же самое, как нас учили в одном анекдоте.

Т.С.: А может, и нет. Чтобы быть уверенным, нужны исследования.

Б.Д.: Появление тех методов, о которых вы сказали, важно поставить в контекст обсуждавшихся у нас  программе многочисленных попыток понять, как устроено мышление человека, и создать искусственный интеллект.

Д.И.: А психология занимается мышлением человека?

Т.С.: Она занимается не только этим. Психология занимается и темпераментом, и стратегиями сопротивления, например, стрессом, восприятием и пр. Есть восприятие, есть память, есть эмоции. Если вы смотрите на это как биолог, то назовёте это высшей нервной деятельностью, а если как  психолог – то назовёте это психикой.

Д.И.: А вы как на это смотрите?

Т.С.: Я думаю, что человек един, и он не знает о том, что на него можно смотреть как на биологическое существо, а можно как на носителя некой интересной субстанции – психики. Думаю, что самая интересная сфера исследования – это когда мы забываем, что мы психологи или биологи. Тогда появляется новая наука – психобиология или нейрокогнитивистика, называйте, как хотите.

Д.И.: Итак, в 1980-х годах появились новые инструменты, которые нам теперь известны из медицины, – томографы, энцефалографы, которые позволяют учёным, не убивая человека и не совершая с ним жутких вещей, исследовать, что происходит у него в мозге.

Б.Д.: «Что происходит» — в каком смысле? Каков набор тех сущностей, которые таким образом наблюдаются?

Т.С.: Это интересный вопрос. Дело в том, что основные методы, которые сейчас применяются, – это функционально-магнитная и резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография. Это так называемые «кровоточные методы». Методы, которые основаны на исследовании регионального кровотока мозга. Идея, которая за этим стоит, проста: если какая-то часть мозга работает более интенсивно, то она потребляет больше глюкозы и кислорода, и туда подаётся больше крови. Если вы будете следить за изменениями регионального кровотока, вы будете следить и за тем, какие части больше работают. Я всегда привожу аналогию. Это как если бы вы следили за работой фабрики по подвозу туда стройматериалов, потреблению энергии и т.д.

Это очень интересная группа методов. У неё есть две проблемы: первая – это непрямое измерение, что ясно из примера, который я привела. Вторая, ещё более серьёзная, — проблема временной шкалы. Сейчас поясню. Вот вы сейчас на меня смотрите, а как быстро вы опознаёте мой зрительный образ? Ну, или вы смотрите на стул. Как быстро ваш мозг обрабатывает эту информацию?

Б.Д.: Это доля секунды.

Т.С.: Это десятые доли секунды. А временная шкала кровоточных методов – это секунда и минута.

Б.Д.: Потому что это физическое передвижение материальных объектов.

Т.С.: Точно. Мы пытаемся изучать процесс, который занимает десятые доли секунды, по временной шкале, которая оперирует другими размерностями. Вы видите в мозге отголоски прошедшей бури. Когда это произошло? Что именно это обслуживало? Мы не знаем. В этом смысле

мне как физиологу были всегда интереснее другие методы — методы прямого измерения.

В частности, замечательный метод энцефалограммы, который обладает временным разрешением одна миллисекунда или меньше, т.е. мы измеряем в том же режиме, что работает мозг. Одна проблема есть с энцефалограммами, причем крайне серьёзная: мы никогда не знаем, где это происходит. Мы можем узнать, когда происходит, но не можем узнать, где именно.

Б.Д.: А почему?

Т.С.: Наверное, все знают, как снимают энцефалограмму, поскольку это очень распространённый метод: электроды накладываются на поверхность головы человека, и измеряется электрическое поле, которое порождается током нейронов, которые находятся внутри мозга.

Д.И.: Итак, мы говорим сегодня о психологии, о том, как она выглядит сегодня.

Б.Д.: Но не о психологических спекуляциях, а о науке.

Д.И.: Да. Мы перечислили появившиеся методы исследования.

Т.С.: И перешли к прямым методам измерения активности мозга, которые измеряют активность нейронов, которые, как известно, переговариваются между собой с помощью электрических импульсов.

Б.Д.: Перешли к тому, что трудно понять, где именно переговариваются.

Т.С.: Да, по той причине, что тот потенциал, который вы измеряете на поверхности головы, зависит от силы тока источника внутри мозга и от сопротивления тканей, по которым распространяется электрическое поле. Сопротивление неизвестно. Достаточно школьной математики или физики, чтобы понять, почему мы не знаем где. Мы догадываемся, но догадка – не инструмент науки. Поэтому,

прозанимавшись всю жизнь энцефалограммой, я очень хотела получить доступ к другим методам. И такой метод появился в середине 80-х годов – это магнитная энцефалография.

С помощью магнитной энцефалографии вы можете измерять магнитное поле, которые создаётся теми же работающими нейронами. Вы мне скажете: «Вы хотите нас обмануть, потому что поле-то не электрическое и не магнитное, а электромагнитное!» Но дело в том, что магнитная составляющая поля распространяется безотносительно к сопротивлению материала. Поэтому точность такого измерения гораздо выше. Поэтому мы, померив во многих точках головы это магнитное поле, можем решить обратную задачу: найти источник.

Б.Д.: Восполнив данные энцефалографии.

Т.С.: И таким образом сильно продвинуться вперёд по отношении к тому, что мы имеем. Иными словами, мы можем сохранить все преимущества энцефалографии и добавить к этому преимущество томографии: мы теперь знаем, когда и где происходит событие. Это фантастика!

Б.Д.: А в чём принципиальные трудности с измерением магнитного поля? У вас есть первый и единственный, как я понимаю, в России аппарат, предназначенный для этого.

Т.С.: Сейчас расскажу, но сначала немного физики. Мы живём в магнитном поле Земли. Магнитное поле Земли – это один гаусс, т.е. 10 в минус четвертой степени тесла. А магнитные поля, которые порождает ваш мозг, – это фемтотесла, 10 в минус 15-й степени. Разница в 11 порядков. Какой прибор может уловить слабейшие изменения этого магнитного поля в условиях сильного шумового поля? Проблемы две, и обе были решены, что поразительно. Когда было открыто явление сверхпроводимости (металлы при температуре, близкой к абсолютному нулю, обретают эти свойства и начинают давать электрический ток при слабейших изменениях магнитного поля), на нём была основана система детекции сигнала в магнитном энцефалографе. Детекторы находятся в жидком гелии при температуре, близкой к абсолютному нулю, они встроены в специальный шлем. Вся эта конструкция, этот сканер помещён в специальную камеру, которая экранирует систему съёма от магнитного поля Земли. Дальше происходит детекция сигнала, после чего сложнейшая система обработки данных даёт вам возможность померить сами источники, а не наружное магнитное поле. Это такое фантастическое достижение человеческой мысли, где объединились усилия в первую очередь биологов, а также математиков и физиков – низкий им поклон.

Д.И.: Хорошо. Есть прибор – и что?

Т.С.: Абсолютно правильный вопрос. Есть прибор, который, наконец, позволяет измерить, в какое время и где именно что-то происходит. Но какое это имеет отношение к психологии? У нас в центре сейчас идёт шесть проектов — как научных, так и клинических. Потому что этот аппарат во всем мире очень серьёзно задействован в нейрохирургии. Когда мы ввозили этот аппарат в Россию, моей принципиальной позицией было то, что мы будем использовать его для нейрохирургии. Хотя мы психологи или психобиологи, но мы уже год плотно работаем с нейрохирургами – это первая сторона нашей деятельности. А вторая – это психология. Итак, прагматический интерес любого человека в нашей стране по отношению к этому аппарату лежит в двух сферах. Первая сфера – это то, что он позволяет найти очаг патологической активности в мозге. В основном, это эпилептическая активность. И чтобы хирург потом удалил этот очаг, не внедряясь при этом в мозг человека – это так называемый неинвазивный метод определения очага эпилептической активности.

Д.И.: Но хирург-то потом внедряется?

Т.С.: Да. Это называется дохирургической навигацией хирурга. Хирург много знает, прежде чем начинает работать.

Б.Д.: Цель вхождения – это уже непосредственно само хирургическое воздействие.

Т.С.: Сравнимых по мощи приборов для таких дел просто нет. Даже среди самых современных методов. Он очень хорош, и мы работаем, помогая хирургам определять очаги эпилептической активности до операции.

Это была первая сторона. Вторая сторона тоже медицинская: в мозге существуют невосполнимые зоны. Это те зоны, любое прикосновение к которым приводит к невосполнимому нарушению функций: моторные зоны, первичные сенсорные, а у человека это также зоны, от которых зависит речь. Эти зоны должны быть обязательно определены для пациента до начала любой операции. Особенно если место, которое становится предметом операции, находится близко к такой зоне. Нам нужно знать границы и локализацию.

Б.Д.: Куда ни в коем случае нельзя влезать.

Т.С.: Да. Этим мы тоже начали заниматься. Это клинические аспекты, но чрезвычайно важные для любого человека.

Теперь о психологии. Это долгий разговор, а начну я его с конкретного примера. Существует такая проблема в психологии – проблема речевых процессов. Это имеет очень тесную связь с важным для каждого человека вопросом: как мы обучаемся языку? Какие существуют различия между людьми в способности к языкам? Как мы учим второй язык? Что с нами происходит, если наша способность обучаться речи нарушается? А это не редкий случай. Существуют дети-дислектики, афазики, которым трудно воспринимать речь. Существуют дети, у которых при совершенно сохранном интеллекте существует специфическое нарушение развития речи. В конце концов, есть дети-аутисты, у которых задержка речевого развития является одним из центральных моментов определения этого заболевания. Нам важно знать, каким образом мозг осуществляет обработку речи и как он научается это делать.

Д.И.: Кстати, в апреле у этого прибора был день рождения, ему исполнился год.

Б.Д.: А сколько их всего в мире?

Т.С.: Думаю, около 200. Но в России МЭГ (прибор для магнитной энцефалографии) — единственный. Очень интересная география распространения этого прибора: Япония ими нафарширована. Очень много аппаратов стоит в США, пара – в Канаде, ну, и есть в Западной Европе.

Возвращаясь к речевым функциям. Для того чтобы каким-то образом помочь тем, у кого задержка речевого развития, или нам самим помочь выучить второй или третий язык, надо лучше понимать то, каким образом мозг обрабатывает речь. В этом отношении чрезвычайно интересные данные к нам пришли из лаборатории, которая находится в Кембридже. Руководит этой лабораторией профессор Мюллер, этот круг работ был выполнен им в соавторстве с доктором Штыровым, с которым сейчас у нас налажено сотрудничество. Мы выполняем совместный проект по исследованию речи и развития речи у здоровых детей, у взрослых, а также у детей, больных аутизмом. Понятно, почему это интересно. Они сделали потрясающее открытие: речевой сигнал поступает в мозг, в основном, речевой сигнал – это слухоречевой сигнал, т.е. мы слышим речь. Интересно, что зоны, которые обрабатывают речь, так называемые речевые зоны, находятся в непосредственной близости от слуховых центров мозга, которые обрабатывают любую слуховую информацию. Логично, правда? Сразу из этих слуховых центров в речевые – и всё хорошо. Так вот, они обнаружили, что если в ваш мозг поступает глагол, который обозначает движение, например, «пинай, бросай, глотай»…

Д.И.: В повелительном наклонении?

Т.С.: В русском языке это повелительное наклонение, а они использовали «kick, lick and pick», не подразумевая повелительное наклонение. Т.е. они не имели в виду повелительную коннотацию, потому что если я говорю: «Бросай!» — это касается лично вас. Так вот, они делали это на материале английского языка, и обнаружили, что очень рано (примерно через 100 миллисекунд после подачи в мозг) активируются не только речевые зоны, но и моторные зоны мозга.

Д.И.: И я начинаю пинать, бросать и глотать?

Т.С.: Да. Но это ещё не самое интересное. Оказалось, что когда вы пинаете, активируется зона представительства ноги, когда бросаете – зона представительства руки, а когда глотаете – зона представительства глотки.

Д.И.: Но как могло бы быть иначе?

Т.С.: Очень легко! Вы себе как это представляете? Вам сказали «пинай», вы поняли значение этого слова, и у вас активировалась зона представительства ноги.

Д.И.: Мне же дали команду!

Т.С.: Конечно, но аппарат, который они использовали, выявил, что у вас активируется зона представительства ноги задолго до того, как мозг осознает значение этого слова.

Б.Д.: И тем более, задолго до того, как человек примет осознанное решение.

Д.И.: Т.е. я понял ногой?

Т.С.: Вы понимаете значение слова «пинай» в том числе и ногой. У вас активируется зона представительства ноги не после того, как вы осознаете смысл, а для того, чтобы вы осознали смысл.

Это означает очень интересные вещи. Первое: это значит, что если вы учитесь языку в нормальной естественной среде, у вас слово накрепко в ассоциативных сетях мозга связано с непосредственным действием. А если вы обучаете детей по учебнику, как это происходит в нашей благословенной стране, то в этом случае ассоциативная сеть не формируется, она не помогает вам ни припомнить значение слова, ни осознать его. Поэтому это открытие имеет очень далеко идущие последствия: чтобы мы понимали, каким образом мозг обрабатывает речь и как помочь детям, которые плохо усваивают речевые сигналы.

Есть ещё один интересный и модный аспект. В 1990-е годы были открыты зеркальные нейроны мозга. Открыты они были, правда, для обезьян. Это нейроны, которые у обезьяны возбуждаются, когда она наблюдает за действиями другой обезьяны. У неё активируются те нейроны, которые должны участвовать в том же самом действии. Будем говорить так: это нейроны сочувствия.

Б.Д.: Обычный человек хорошо знаком с этим явлением: после какого-нибудь концерта, если люди внимательно слушают исполнение песни, они часто обнаруживают, что у них болит горло.

Д.И.: Да, это известно. И всё-таки про будущее: что вы расскажете нам в ближайшие пять лет?

Т.С.: Надеюсь вам рассказать многое, иначе зачем бы я работала.

Д.И.: Есть какие-то представления о том, что будет нового?

Б.Д.: Что вы собираетесь открыть?

Т.С.: Наука не работает по принципу: «Что вы собираетесь открыть?» Она работает по принципу: «Чем я собираюсь заниматься». И я надеюсь, что на этом пути нас ждут неожиданности. Я собираюсь заниматься ранними процессами обработки зрительной и слуховой информации у детей, в частности, страдающих аутизмом. Потому что цикл работ, который был мною сделан ещё до появления МЭГ, обнаружил, что

аутизм, который все считали болезнью коммуникации, на самом деле имеет гораздо более глубокие и серьёзные корни. У таких детей сильно нарушаются ранние процессы обработки зрительной и слуховой информации.

Это очень интересно, потому что даёт им некоторые преимущества. Правда, приводя и к негативным последствиям. Думаю, что нашей лаборатории стоит ожидать необычных и нетривиальных известий в этом направлений.

Я очень надеюсь, что мы продвинемся в своём понимании восприятия речи человеком и обучении речи у детей. Ну, и моя большая мечта, чтобы мы продвинулись в том проекте, который у нас только начинается: каким образом у человека организовано целостное восприятие. Мне очень хочется узнать, как мозг, который любой зрительный образ разбивает на мелкие осколки и в каждом осколке каждая клеточка мозга видит совершенно особую черту и характеристику, производит потом сборку.

Д.И.: Большое спасибо.

Т.С.: Спасибо вам большое за интересную беседу.

См. также:

http://polit.ru/article/2011/07/26/stroganova/

Работа мозга «Наука 2.0» с психофизиологом Татьяной Строгановой. Часть 1: 1 комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *