Передний край нейробиологии

Ученые шутят: «Если вы включаете в свою презентацию картинку с изображением мозга, ваш доклад считают более научным». Это поняли и в шоу-бизнесе, когда стали приглашать специалистов по мозгу в телевизионные программы. Понимать реакции своего мозга и управлять ими теперь хотят все, но это не так легко. Чего еще не могут понять ученые по гамбургскому счету? Об этом ведущая программы «Гамбургский счет» на ОТР Ольга Орлова поговорила с директором Института когнитивных нейронаук Высшей школы экономики Василием Ключарёвым.

Василий Ключарёв, нейробиолог, специалист по когнитивным технологиям. В 1994 году окончил биологический факультет СПбГУ по специальности физиология. В 2000 году защитил кандидатскую диссертацию в области нейробиологии. С 2000 по 2013 год вел научную работу в Хельсинкском технологическом университете, Роттердамском университете Эразма. Руководил исследованиями в области нейроэкономики в Университете Базеля. С 2013 года — вед. науч. сотр. Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Высшей школы экономики. Также работал замдекана по наукам о поведении на факультете социальных наук. С 2017 года — директор Института когнитивных нейронаук Высшей школы экономики.

— Василий, вы два сезона снимались в телевизионной передаче «Удивительные люди» в качестве члена жюри, где участники демонстрировали свои невероятные способности, в том числе и интеллектуальные. И всё это в условиях стресса. Вот вам как ученому это было интересно?

— Да, это была любопытная задача и вызов для меня лично. Потому что иногда впервые в жизни вы сталкиваетесь с новыми ситуациями и пытаетесь объяснить их с точки зрения работы мозга. Поэтому мне приходилось довольно много читать и готовиться к этим событиям. Иногда некоторые задания, которые я видел на сцене, ставили меня в тупик.

— Было такое, что вы не сразу понимали, как человек это делает, именно с точки зрения работы мозга?

— Да. Более того, мне приходилось в некоторых случаях приглашать к себе участника, и мы в лаборатории беседовали. Был совершенно замечательный участник, который способен говорить в обратном порядке. Он может инвертировать речь. И он делает это онлайн. Он с вами разговаривает, произнося слова в обратном порядке. Он может читать произведение у вас на глазах, в обратном порядке располагая звуки. При этом он действительно это делает настолько виртуозно, что, когда вы записываете эти слова и проигрываете в обратном порядке, они выглядят совершенно нормальной речью. Меня это так удивило, что я привел его к нам в лабораторию для исследований.

— То есть участники не фокусники, они действительно демонстрируют то, что умеют?

— На мой взгляд, это люди с замечательными способностями, иногда выдающимися, иногда на уровне мировых рекордов по запоминанию информации и так далее. Большинство из них — обычные люди, которые развили в себе довольно необычные достижения. Кому-то может показаться невозможным запомнить десятки тысяч цифр, но определенной методологией это можно сделать. На самом деле именно это было одним из важнейших для меня открытий. Я не ожидал, что человек может так круто пользоваться ресурсами своего мозга.

В нашей лаборатории мы изучаем процессы принятия решений в ситуации стресса и не только. И, судя по всему, стресс запускает очень серьезные фундаментальные биологические процессы в нашем мозге, связанные с тем, чтобы мобилизовать организм в тяжелой ситуации и запустить такую базовую реакцию «сражаться с этой ситуацией или убегать». Эта ситуация очень серьезно влияет на наши решения, запуская автоматические процессы принятия решения. В такой ситуации мозг запускает автоматизм. Мы либо склоняемся к хаотической реакции, либо запускаем первое, что приходит нам в голову.

Если мозг человека «натренирован», то в стрессовой ситуации в памяти всплывает именно последовательность точных решений. В процессе принятия решений мы либо используем так называемую систему 1 (эмоциональную систему навыков), либо используем систему 2, так называемую систему рациональных решений, где мы можем продумать свое решение. В ситуации стресса запускается система 1 — эмоциональная система навыков.

Почему это так интересно изучать? Потому что это такая крошечная область в наших височных отделах, называется «миндалина», или «амигдала». Она вызывает всплеск гормонов в крови, наши надпочечники выделяют кортизол или адреналин, все это мобилизует организм. И он мобилизуется на то, чтобы сражаться с этой ситуацией. И у вас происходит выброс глюкозы в кровь, у вас учащается сердцебиение. Вы мобилизуетесь, но у этого есть обратная сторона. Например, для мобилизации всех ресурсов подавляется ваша иммунная система. По-другому начинают приниматься решения. В этой ситуации мы не склонны к креативным решениям. Мы склонны скатиться на навыки. И если навыков нет, скорее обычный человек будет принимать хаотичные решения, используя то, что первое придет ему в голову.

— Вы ведь тоже на съемках той программы оказались в необычной ситуации: ученый, заведующий лабораторией оказывается среди представителей шоу-бизнеса. Съемки длились довольно долго. Что влияло на ваше принятие решений?

— Да, это непростой вопрос — участвовать в таком шоу. В принципе, между нами говоря, среди ученых репутация телевидения подмочена. Поэтому выйти на большой экран — это на самом деле…

— Это ведь риск и для вашей репутации.

— Это риск и для моей репутации. К чести создателей этой программы они все-таки пытаются вовлечь ученого с благой целью: чтобы проинтерпретировать некоторые способности, которые демонстрируются на экране. Было много причин принять участие в этой передаче. Первое — было любопытно заглянуть за всю эту кулису. И надо сказать, что для меня было неожиданностью, что во время съемок первого сезона мы находились в студии до пяти утра. И в 9:00 я появлялся в университете, занимался со своими студентами. Это был серьезный стресс.

— Вы почувствовали себя звездой? Вот так живут звезды — работают до пяти утра.

— Да, это было неожиданно. Когда я раздумывал, принять ли приглашение на эту программу, то думал вот о чем. Большинство ученых — они же и преподаватели. И мы вовлечены в ряд программ (магистерских и бакалаврских). Мы пытаемся привлечь наиболее интересных, перспективных студентов. И довольно сложно достучаться до родителей, которые очень серьезно влияют на выбор будущих абитуриентов. Ко мне однажды на публичном научном мероприятии подошла дама и сказала: «Мой ребенок хочет стать нейробиологом. Какой ужас! Он умрет от голода». И мне пришлось с ней разговаривать на тему того, что современный ученый — это далеко не бедный, голодный человек, который занимается непонятным, не нужным никому делом. И телевизионная аудитория — это возможность достучаться до родителей и маленьких детишек, которые еще не ушли в Интернет. Это возможность с ними поговорить напрямую о том, как интересно на самом деле заниматься наукой.

— Чтобы у родителей изменилось представление об ученых?

— Да. Есть и третий важный аспект, который в принципе заставляет ученых на публике рассказывать о научных открытиях. Я провел 15 лет в европейских университетах. Меня удивляло, насколько часто европейские ученые общаются с публикой: дни открытых дверей, когда лаборатории открываются для всех желающих. Однажды в Голландии я спросил директора центра, почему мы столько времени тратим на то, чтобы разговаривать с простыми людьми. И он, с очень серьезным выражением лица, ответил так: «Понимаешь, Василий, большинство денег, которые мы получаем, — это деньги налогоплательщиков. Большинство наших грантов — это государственные гранты. Мы обязаны рассказывать людям, которые дают нам деньги, чем мы занимаемся». И это звучало патетично. Но через 15 лет такого опыта я пришел к тому, что мы должны рассказывать о том, чем мы занимаемся. Наша лаборатория достаточно открытая. У нас много дней открытых дверей. Мы раз в две недели водим людей по тем или иным поводам по нашим лабораториям, выступаем с циклами лекций и так далее. Мы тратим деньги не таких уж богатых налогоплательщиков. Мы должны рассказывать им о том, что происходит в современной науке. Так что для участия в той программе было много поводов, включая любопытство.

— Насколько то, что вы увидели, применимо или неприменимо в исследованиях вашей лаборатории?

— Мы изучаем процесс принятия решений в самых разных ипостасях — как взаимодействуют те или иные центры мозга при принятии решения. Я уже упомянул о том, что есть две базовые системы принятия решений — эмоциональная и рациональная. Как мы видим этот процесс? Это такие качели активности в разных центрах нашего мозга. Если качели склоняются в пользу рационального решения, эти области более активны, мы принимаем рациональное решение. Если качели склоняются в пользу эмоциональных областей, эволюционно древних областей, мы принимаем эмоциональное, иногда неадаптивное, решение. И на эти качели влияет множество факторов. Стресс влияет на то, что мы пользуемся системой Алкоголь может склонить весы в одну строну. Самоконтроль в другую и так далее. Мозг замечает даже малозаметные информационные ключи, на которые мы, казалось бы, не обращаем внимание, меняя «веса» эмоциональных и рациональных факторов в системе принятия решений.

— А как проходят эксперименты? Как вы видите процессы в мозге?

— Иногда мы влияем на мозг. Одна из интереснейших тем, которой мы занимаемся в настоящий момент (мои аспиранты этим занимаются), — процесс принятия решения прокооперировать друг с другом, помочь друг другу. На самом деле это большая загадка, почему люди помогают, почему человек человеку не волк.

— Но ведь альтруизм как механизм эволюции — это более-менее известная вещь. Бывают ситуации, когда эволюционно выгодно помогать друг другу.

— Вот мы и изучаем этот процесс, как мозг понимает, что ему выгодно помогать. И более того, мы изучаем конкретный этап. Это наша реакция на совершающуюся несправедливость. В теории принятия решений есть довольно много исследований того, как люди реагируют на несправедливость. Например, на несправедливое разделение денег.

— А вы можете зафиксировать по реакциям мозга, что в случае несправедливости, когда кого-то несправедливо обделили деньгами, мозг реагирует определенным образом? Что происходит в это время?

— Можно просканировать мозг с помощью магнитно-резонансного сканера. Как раз в той дилемме, которую я упоминал, это называется «игра в ультиматум». Что происходит в мозге человека, которому предлагают несправедливую сумму денег? Исследования показывают, что ряд очень эмоциональных областей реагируют на несправедливое предложение. И мы можем повлиять на эти области. Мы делаем это с помощью, например, транскраниальной магнитной стимуляции. Мы можем временно подавить ту или иную область мозга и посмотреть, как меняется процесс принятия решений. То есть мы можем не только зарегистрировать активность мозга с помощью сканера, но и повлиять на эту активность стимуляцией.

Наши коллеги в Цюрихе, например, подавили определенную область в лобных долях и показали, что люди начинают соглашаться с несправедливыми решениями. Здесь вы можете начать подробно изучать, что же происходит в мозге. Например, если наш мозг похож на мозг других животных, обнаруживается, что у обезьян капуцинов есть такая же реакция на несправедливость. Обезьянки, с которыми мы разошлись 35 млн лет назад в эволюции, так же реагируют на несправедливое разделение ресурсов.

— То есть у них реакции мозга такие же, как у нас, когда они видят несправедливость?

— Да, и вы можете найти интереснейшие видеозаписи, как яростно крошечные обезьянки реагируют на несправедливое разделение ресурсов.

В нашей лаборатории мы идем немножко на шаг дальше. Нам интересно, как люди реагируют, когда видят, что кто-то ведет себя несправедливо с другим человеком. То есть вы напрямую не вовлечены. Вы свидетель. Почему это важно изучать? Потому что, судя по всему, в больших группах очень важно, что не только участники событий реагируют на несправедливость, но и наблюдатели, свидетели. Многие математические модели показывают: чтобы установить в большой группе справедливость, вы не должны проходить мимо тех людей, которые ведут себя несправедливо, и даже не с вами, а с кем-то другим.

Мы изучаем, какие области мозга вовлечены в то, что называется наказанием третьей стороной, то есть свидетелем, посторонним человеком. И очень любопытно. Моя аспирантка Оксана Зинченко показывает, что, стимулируя определенные области, мы можем повлиять на то, что люди наказывают или не наказывают наблюдаемую происходящую не с ними несправедливость.

— То есть получается, что мы можем у нескольких свидетелей вызвать нужную нам реакцию?

— Да, мы сейчас всё больше и больше понимаем, как мозг программирует эту реакцию. Судя по всему, есть три важных сети в мозге, связанных с реакциями на наблюдаемую нами несправедливость. Первая реакция связана с цингулярной корой. Это очень древняя область мозга между вашими полушариями. Она обнаруживает эту несправедливость. Она «видит», что что-то происходит не так. И сигнализирует другим областям мозга: «Так, надо включиться. Там происходит нарушение наших традиций, норм, справедливости и т. д.».

Вторая важная изучаемая нами область включается как раз в этот момент. Она связана с эмпатией. Если вы не симпатизируете этому человеку (человек не нашей группы, мерзавец, которого наказывают по делу и так далее), вы не будете наказывать в ответ на нарушение норм кооперации. Вы мысленно скажете себе: «Потому что он мерзавец. Потому что это не наш человек, он не из нашего племени, я ему не симпатизирую». За это отвечает область на границе между затылочной и теменной корой, связанная с эмпатией, с тем, насколько мы симпатизируем человеку, с которым творится несправедливость. Мы как раз сейчас ее изучаем. И действительно, манипулируя активностью этой области, можно повлиять на то, наказывает человек или не наказывает. То есть это второй важный этап в решении наказать (есть ли симпатия к жертве обиды).

И наконец, есть третья область — это лобные области мозга. Они воплощают конкретное наказание. Мы изучаем этот каскад процессов в мозге, от обнаружения того, что кто-то ведет себя несправедливо, до симпатии и эмпатии к человеку, по отношению к которому творится несправедливость, и воплощения конкретного наказания. И мы нашими инструментами можем повлиять на каждый из этих процессов. Это очень любопытно. Мы лучше понимаем во многом какой-то автоматизм поддержки кооперации в нашей группе.

— Если вы поймете весь этот процесс досконально и научитесь этим управлять, отсюда сразу возникает целый огромный комплекс этических и технологических следствий и проблем. Не так ли?

— Вопрос возможных манипуляций — это часто возникающий вопрос, когда я беседую со студентами: «Как вы можете манипулировать людьми с помощью этих технологий?»

— До какой границы вы можете дойти? А студенты задают вам такие вопросы?

— Очень часто.

— Их это волнует?

— Да и очень серьезно. К счастью или несчастью, у нас такие массивные инструменты, что мы не можем ими повлиять на большое количество людей. Я своим студентам на лекции говорю, что если к вам приблизился странный человек с большой магнитной катушкой, приложил ее к вашей голове и начинает что-то такое вытворять с вашим мозгом, просто убегайте от него. Вы не можете не заметить, что я подошел к вам с магнитной катушкой. Поэтому наши современные методы не позволяют незаметно манипулировать человеком.

Мы скорее занимаемся выяснением фундаментальных механизмов, в том числе кооперации. На самом деле это важный момент. Когда ты обсуждаешь эту проблему с людьми, у которых, например, есть какие-то религиозные убеждения, то у них порой возникает шок от того, что из наших исследований следует — у людей есть фундаментальная (эволюционно обусловленная) необходимость в кооперации, что это наше основополагающее свойство. И что не нужно привлекать религиозные аспекты, чтобы объяснить необходимость взаимопомощи.

— Как это можно было бы использовать на практике?

— Мы довольно серьезно занимаемся технологическими приложениями. В рамках мегагранта мы открыли лабораторию по мозг-компьютерным интерфейсам. Мы занимаемся очень интересной задачей. Мы пригласили замечательного российского ученого Михаила Лебедева. Он работает долгие годы в Университете Дьюка в США. Михаил — настоящий футурист и человек будущего. Вместе с выдающимся бразильским нейробиологом Мигелем Николелисом (Miguel Nicolelis) они «объединяют» мозг с компьютером. И их идея, что, может быть, в будущем мы будем развиваться через такие технологии, в первую очередь, конечно, помогая людям, у которых есть проблемы со здоровьем.

Все их проекты были направлены на помощь парализованным пациентам. Ведь мозг у парализованного человека теряет связь с внешним миром. И их идея– вживить некоторый чип в мозг и позволить человеку общаться с внешним миром, например, искусственной конечностью. Первые исследования они делали на обезьянах. И можно найти фантастические примеры, как обезьяны управляют металлическими протезами, которые позволяют обезьяне взять кусочек яблока. У обезьяны появляется «третья рука», непосредственно подключенная к мозгу.

Еще одно исследование позволило обезьяне использовать аватар на экране. Обезьяна приобретает виртуальную конечность и может с помощью этой конечности выполнять манипуляции уже в виртуальной среде компьютера. Это абсолютно футуристические исследования. Цель нашей новой лаборатории — создать такой интерфейс, который будет не только командовать внешними приборами, например вашим аватаром, и будет выполнять все ваши желания, но и получать обратную информацию, и, может быть, даже виртуальную информацию.

Представьте себе, что вы притрагиваетесь к виртуальной поверхности и ощущаете ее шероховатость. То есть ваш аватар путешествует по киберпространству, и вы чувствуете, к чему он прикасается. Это такой футуристический план. И первые исследования Михаила в США показали, что с обезьянами это получается. Обезьяна может погрузиться в виртуальное пространство. Дотрагиваясь аватаром до определенных поверхностей, она чувствует, получает виртуальные ощущения.

И то, что он делает, это, конечно, фантастично. Он объединяет мозги трех обезьян в сеть. И они вместе выполняют одну задачу. Одной обезьяне не объяснить, что им вместе нужно управлять электромобилем или двигать на экране какой-то объект, но три мозга вместе могут научиться это делать. В одном проекте, например, три мозга обезьян вместе предсказывали погоду. То есть идет работа по созданию гипермозга, гиперсети. Каждый раз, когда я узнаю про его новые исследования, я в некотором шоке. Это передний край нейротехнологий, нейробиологии. И мы попробуем развить такие технологии в России, в нашем институте.

Василий Ключарёв
Беседовала Ольга Орлова

Видеозапись передачи см. otr-online.ru/programmy/gamburgskii-schet/vasilii-klyucharev-kak-31744.html