Original Material
Нейрокогнитивистика, психобиология и новые способы изучения мозга
Локализация функций головного мозга recombiner/Flickr.com Татьяна Строганова - доктор биологических наук, профессор, руководитель Центра нейрокогнитивных исследований Московского государственного психолого-педагогического университета, член редколлегии журнала «Экспериментальная психология», главный научный сотрудник лаборатории возрастной психогенетики Психологического института Российской академии образования. Перед вами - краткое содержание беседы, состоявшейся между Татьяной Строгановой, Борисом Долгиным и Дмитрием Ицковичем в рамках программы «Наука 2.0» - совместного проекта портала «Полит.ру» и «Вести.FM».
Схема подключения электродов для снятия электроэнцефалограммы Наука психобиология (или психофизиология) возникла в 80-х годах прошлого столетия. Появилась возможность исследовать активные структуры мозга в момент работы. Мозг животных изучают с начала ХХ века; с мозгом человека дела обстояли иначе. Раньше почти ничего не знали о том, как он функционирует, - до той поры, пока не были внедрены в науку новые методы, такие как позитронная и эмиссионная томография, функциональная магнитная резонансная томография. Например, сегодня можно посмотреть, какие структуры мозга активны в момент решения арифметической задачи. Раньше единственным способом изучения этой активности была электроэнцефалограмма.
Человек един - на него можно смотреть как на биологическое существо, а можно как на носителя некой любопытной субстанции - психики. Самая интересная сфера исследования – когда исследователь забывает, кто он - психолог или биолог.Оказалось, что эти методы чрезвычайно полезны для психологии. До этого психология опиралась в основном на наблюдения. Люди наблюдали за другими людьми и занимались натурфилософским обобщением. Психология занимается не только мышлением, она занимается и темпераментом, и стратегиями сопротивления, стрессом, восприятием и пр. Если вы смотрите на это как биолог, то назовёте это высшей нервной деятельностью, а если как психолог - назовете это психикой.
Человек един - на него можно смотреть как на биологическое существо, а можно как на носителя некой любопытной субстанции - психики. Самая интересная сфера исследования – когда исследователь забывает, кто он - психолог или биолог. Тогда появляется новая наука - психобиология или нейрокогнитивистика.
Основные методы исследования
Основные методы, которые сейчас применяются - это функционально-магнитная, резонансная и позитронно-эмиссионная томография. Это так называемые "кровоточные методы", основанные на исследовании регионального кровотока мозга. Идея проста: если какая-то часть мозга работает интенсивнее, то она потребляет больше глюкозы и кислорода, и туда подается больше крови. Наблюдая за изменениями регионального кровотока, можно следить за тем, какие части больше работают. Это как следить за работой фабрики по подвозу туда стройматериалов и потреблению энергии.
Снимки мозга, полученные при помощи магнито-резонансной (левая колонка) и позитронно-эмисионной томографии Фото: Institut Douglas/Flickr.com Это интересная группа методов, но у нее есть две проблемы. Первая - это непрямое измерение, что ясно из примера про фабрику. Вторая - более серьезная - проблема временной шкалы. Например, если мы смотрим на стул, как быстро наш мозг способен определить, что это именно стул? Это десятые доли секунды. А временная шкала кровоточных методов - это секунда и минута.
Метод энцефалограммы обладает временным разрешением одна миллисекунда или меньше, и дает возможность измерять в том же режиме, что работает мозг. Есть только одна проблема: мы никогда не знаем, где это происходит. Можно узнать, когда происходит, но где именно - нет. Достаточно школьной математики или физики, чтобы понять, почему нет знаний об этом.
У энцефалограммы есть только одна проблема: мы не знаем, где это происходит. Можно узнать, когда происходит, но где именно - нет.Потенциал при измерении на поверхности головы зависит от силы тока источника внутри мозга и от сопротивления тканей, по которым распространяется электрическое поле. Сопротивление неизвестно. Есть догадки, 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. Это фантастическое достижение человеческой мысли, где объединились усилия биологов, математиков и физиков.
С помощью магнитной энцефалографии можно измерять магнитное поле, которые создаётся работающими нейронами. Магнитная составляющая поля распространяется безотносительно к сопротивлению материала, и точность такого измерения гораздо выше. Поэтому, померив во многих точках головы магнитное поле, можно решить обратную задачу: найти источник. Иными словами, сохраняется преимущество энцефалографии и добавляется преимущество томографии - есть знание, когда и где происходит событие.
С помощью магнитной энцефалографии можно измерять магнитное поле, которые создаётся работающими нейронами. Магнитная составляющая поля распространяется безотносительно к сопротивлению материала, и точность такого измерения гораздо выше.Подобных приборов около двухсот в мире. В России МЭГ (прибор для магнитной энцефалографии) - единственный. Япония ими нафарширована, очень много аппаратов стоит в США, пара - в Канаде и в Западной Европе.
Возникает вопрос о том, какое отношение этот прибор имеет к психологии. Этот аппарат во всем мире очень серьезно задействован в нейрохирургии. Психологи или психобиологи в России уже год плотно работают с нейрохирургами. Прагматический интерес любого человека в нашей стране по отношению к этому аппарату лежит в двух сферах. Первая сфера - он позволяет найти очаг патологической активности (в основном, это эпилептическая активность) и после тщательного анализа хирурга удалить этот очаг в мозге человека.
Вторая сфера тоже медицинская: в мозге существуют невосполнимые зоны. Это те зоны, любое прикосновение к которым приводит к невосполнимому нарушению функций: моторные зоны, первичные сенсорные зоны, отвечающие за 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 - необходимо знать границы и локализацию.
Как правильно учить языки
В психологии существует проблема речевых процессов, что тесно связано 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? И это не редкий случай. Существуют дети-дислексики, афазики, которым трудно воспринимать речь. Есть 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. Важно знать, каким образом мозг осуществляет обработку речи.
Для того чтобы помочь людям с задержкой речевого развития, или помочь выучить второй, третий язык, надо лучше понимать то, каким образом мозг обрабатывает речь. В этом отношении существуют интересные данные лаборатории Кембриджа.
Дети на уроке Фото: Judy Baxter/Flickr.com Руководит лабораторией профессор Мюллер, чей круг работ был выполнен в соавторстве с доктором Штыровым. Они сделали потрясающее открытие - они обнаружили, что если в мозг поступает глагол, который обозначает движение, например, "пинай, бросай, глотай…", то очень рано (примерно через 100 миллисекунд после подачи в мозг) активируются не только речевые, но и моторные зоны мозга.
Оказалось, что когда вы пинаете, активируется зона представительства ноги, когда бросаете - зона представительства руки, а когда глотаете - зона представительства глотки. То есть вы понимаете значение слова "пинай" - в том числе, и ногой. Зона представительства ноги активируется не после того, как произошло осознание смысла, а для того, чтобы осознать смысл. Это означает очень интересные вещи в процессе изучения языка.
Если учить язык в нормальной естественной среде, то слово в ассоциативных сетях мозга будет накрепко связано с непосредственным действием. А если обучать детей по учебнику, как это происходит в нашей благословенной стране, то в этом случае ассоциативная сеть не формируется, она не помогает ни припомнить значение слова, ни осознать его.
Смотрите также: Для чего нужен мозг
Работа мозга
