Александр Каплан. Заглянуть
в мозг

Должен ли биолог, изучающий человеческий мозг, знать психологию?

Все понимают, что психика связана с мозгом. Но есть два способа изучать его работу. Один c помощью приборов регистрирует различные параметры, другой — путем наблюдений и вопросов выявляет, что человек думает, что запомнил, как что воспринимает. Первый способ приняла на вооружение нейрофизиология, второй — психология. В основном эти две науки живут каждая своей жизнью, но иногда они пересекаются. Некоторые законы физиологии невозможно понять, не представляя себе законов психики. Взять, например, зрительное восприятие. Это физический процесс: в сетчатке глаза есть колбочки и палочки, которые активируются при попадании света. Затем импульсы по зрительному нерву бегут в мозг. А дальше в мозгу возникает некий образ — и это уже психология. Я на вас смотрю, но я вас не вижу в реальности, потому что ваше изображение в моем мозгу — вовсе не фотография. Оно реконструируется моим мозгом на основе моего личного опыта. Другой человек ваш образ сконструирует иначе. В классических психологических исследованиях разным группам испытуемых предъявляли одну и ту же картинку и они «видели» разное, потому что экспериментатор давал им разные установки. Конструирование собст­венной внутренней реальности — главное предназначение­ мозга у человека. Фактически он содержит в себе целый мир. Это его капитальное отличие от мозга животных. Значит, чтобы понять, что такое восприятие, я должен знать и физиологические законы, и психические. Моя дисциплина — психофизиология.

Можно ли с помощью какого-нибудь прибора «прочитать» мысли?

Я считаю, что это невозможно. Физический прибор регистрирует лишь слабые отголоски физиологической жизни мозга. Мы же не можем подключиться непосредственно к каналам передачи информации внутри мозга, чтобы перехватить его сигналы. А если бы и могли, то где те шифры и коды, которые позволят нам понять язык общения нервных клеток? Возьмем классическую электроэнцефалографию. Мы закрепляем на голове электроды и регистрируем электрические потенциалы на поверхности черепа. Клетки общаются между собой посредством электрических импульсов, и это общение мы можем улавливать примерно так же, как если бы мы приложили микрофон к корпусу компьютера. Что-то дребезжит, что-то трещит — но это не информационный сигнал. В мозге мы знаем только некоторые адреса: например, куда приходит крупная зрительная и слуховая информация, — но не знаем кодов и протоколов. Даже если предположить, что мы прочитали программный код мозга, это не решило бы задачи, ведь сам код постоянно модифицируется, потому что мы приобретаем новый опыт. Экспериментатор может одинаково звенеть колокольчиком перед испытуемым несколько раз подряд, а энцефалограмма будет всякий раз разной. Я думаю, что мы никогда не научимся читать мысли.

Я слышала, что можно приборами уловить намерения человека.

Это действительно так, особенно если человек сфокусировал на этом намерении свое внимание — тогда на электроэнцефалограмме заметны эмоциональные всплески. Точно так же, как мы догадываемся о чем-то по направлению взгляда человека, можно понять его намерение по изменению активности мозга. Особенно если предварительно несколько раз протестировать испытуемого: посмотреть, какая электрическая активность связана с определенным намерением.

А показывают ли приборы, о ком думает человек?

«О ком думает» — это тоже своего рода намерение, только не что-то сделать, а что-то представить, вообразить. Исследователи давно уже «поймали» такие намерения-образы в паттернах электрической активности мозга, но для этого регистрирующие электроды надо погрузить в мозг, получить контакт с отдельными нервными клетками. И тогда удается найти клетки, которые реагируют на определенный образ — вспомним, например, знаменитый «нейрон Мэрилин Монро». У испытуемого один нейрон реагировал только на ее знаменитую фотографию с распахнутой юбкой, а на другой образ не реагировал. Затем ученые задумались над обратной задачей: имея картину возбуждения нейронов, догадаться, какой образ сейчас представляется человеку? В частности, если возбудился «нейрон Мэрилин Монро», быть может, в этот момент человек представил себе этот образ? Так и получилось, и испытуемый это подтвердил. Но мы все равно не знаем, что именно он подумал о Мэрилин Монро и вообще, думает ли о ней — или этот образ всплыл косвенно.

Может ли ЭЭГ зафиксировать ощущение удовольствия или страха?

Да, это очень энергичные состояния мозга, и они проявляются в электрической активности. Например, давно замечено, что тревога и расслабленность сильно различаются. Это заметно по альфа-ритму — электрической активности, для которой характерна ритмичность (примерно десять колебаний в секунду). В состоянии релаксации вспышки альфа-ритма более длительные и их амплитуда сильнее. Как только возникает какая-то мало-мальски напряженная умственная деятельность, альфа-ритм исчезает. Но альфа-ритм у всех разный: у одних исходно низкий, у других исходно высокий. О психическом состоянии испытуемого мы судим не столько по «картинке», сколько по ее изменению.

Как можно применять метод ЭЭГ на практике?

Во-первых, во многих случаях он выявляет четкие различия между нормой и патологией: эпилепсией, травматическими расстройствами, опухолевыми процессами и т.д. Во-вторых, регистрирует измененное состояние мозга — например, под воздействием каких-то веществ. Скажем, есть лекарства — классические психостимуляторы. Мы смотрим, как их действие проявляется в ЭЭГ, какие частоты меняются. Если появляется новый препарат, который воздейст­вует на ЭЭГ так же, мы заключаем, что это психостимулятор. Таким образом мы разработали препарат, улучшающий умственную деятельность человека. Сейчас он продается в аптеках.

А есть ли какие-то немедицинские применения?

У нас шла двойная работа: с одной стороны, мы применяли ЭЭГ для изучения функциональных состояний мозга, а с другой — совершенствовали сам метод. И когда мы научились очень хорошо расшифровывать энцефалограммы, возникла идея: угадать потребность или намерение человека и биотехническим путем осуществить его желание. Например, если он захочет пить, мы можем зарегистрировать это желание на ЭЭГ и дать ему стакан воды, подключив манипулятор, к которому импульс передается по проводам или по WiFi. Эта технология называется «интерфейс “Мозг — компьютер”». Она фиксирует сигнал мозга, расшифровывает его, догадывается, о каком намерении идет речь, исполняет это намерение, дав команду на какое-то устройство.

В мире создавать такие интерфейсы начали лет 15 назад, а сейчас наблюдается настоящий бум этих технологий. Наверное, потому что человек всегда мечтал, чтобы все совершалось «по его хотению».

Наш мозг, если выражаться техническим языком, представляет собой устройство со многими входами, но всего с одним выходом. Он получает информацию по разным каналам: зрительному, слуховому, обонятельному, тактильному, вкусовому — но выдать ее может только через мышцы — ведь речь это тоже действие мышц. А мы пытаемся организовать еще один выход — прямо из мозга, без мышц, без нервов.

Насколько эффективным и быстродействующим может быть такой выход? Над этой технологией сейчас работают во всем мире. В нашей лаборатории уже создано устройство — мы называем его «буквопечаталка». На экране компьютера показаны буквы, вы мысленно выбираете ту, что хотите напечатать, — и она появляется на экране.

На буквопечаталке хорошо изучать скорость и качество воспроизведения. В этом мы постоянно соревнуемся с зарубежными коллегами. Сколько времени нужно системе, чтобы определить характерные реакции электроэнцефалограммы при взгляде на ту или иную букву: они индивидуальны для каждого человека? У нас на это требуется три минуты, у других 8—12. Небольшая, конечно, разница, но в нашу пользу. По количеству ошибок буквопечаталка сравнима с ручным набором — 3—5%, а вот по скорости заметно отстает: всего 14—15 букв в минуту — и это лучшая в мире. Обычно неподготовленный человек двумя пальцами набирает около 90 знаков в минуту.

Наверное, проще было бы мысленно управлять там, где выбор делается не из 32 (число букв в алфавите), а, скажем, из двух-трех?

Конечно, меньше команд — больше скорость. Сейчас мы создаем манипулятор, который можно было бы использовать в дополнение к рукам. Скажем, вы работаете за столом, и, когда вам понадобится карандаш или ластик, манипулятор среагирует на эту потребность. Над этой задачей трудятся многие лаборатории мира, и мы боимся, что они нас опередят: у нас гораздо меньше ресурсов — и финансовых, и кадровых. Но пока мы, что называется, идем ноздря в ноздрю.

Если появятся такие устройства, мир изменится. Наше мышление и вся эргономика настроены на две руки, а тут появится третья. Подопытные обезьяны уже мысленно управляют «третьей рукой», которая подносит им сок, но у них в мозг вживлен чип, позволяющий более точно улавливать команду. В «человеческом» устройстве сигнал более расплывчатый — ведь он проходит сквозь череп и считывает импульсы огромного числа нервных клеток.

Есть ли применение электроэнцефалографии в психологии?

Как я уже говорил, наши мысли настолько глубоко спрятаны, что физиологически они не проявляются в виде внятных импульсов. Тем не менее с помощью ЭЭГ можно догадываться об общих контурах мысли человека — но для этого надо проявить изобретательность: вовлечь его в игру, давать ему какие-то задания. Самый простой пример — детектор лжи. Вы называете разные имена и просите, чтобы испытуемый всегда отвечал «нет». «Вас зовут Петя?» — «Нет». Николай?» — «Нет». Одновременно регистрируются физиологические показатели человека. Там, где он обманет, обязательно будет скачок. Прибор почувствует эмоциональный сдвиг, по которому можно догадаться, как зовут испытуемого. То есть мы его поймаем по такому показателю, на который он не в силах влиять. Можно показывать на экране слова, например, названия стран и следить, на какую из них мозг даст особенно сильный эмоциональный отклик. То же самое можно проделывать с городами, с адресами: прибор заметит то, с чем тесно связана жизнь человека. Но мы не сможем установить природу этой связи: то ли это его собственный адрес, то ли он ему напоминает любимую песню. И еще одна проблема: видя слова, человек может понять, на чем его хотят подловить.

С тренированным испытуемым метод может попросту не сработать.

То есть полиграф можно обмануть?

Безусловно, если испытуемый ведет свою игру. Простейший способ придумали американские солдаты. Они кладут в ботинок кнопку, острием к пальцу, и по ходу испытания, когда им задают вопросы, все время нажимают на нее. Это вызывает эмоциональный сдвиг, и исследователь идет по ложному пути. Но и у него есть свои хитрости: можно менять слова на экране так быстро, что в конце концов вы их перестанете различать. Еще чуть быстрее — и вы не увидите даже самого мелькания. А между тем сетчатка фиксирует эти слова и передает в мозг, и они воздействуют на вас на более глубоком уровне, который не контролируется сознанием. Физиологический отклик все равно будет, но вы уже не сможете сопротивляться полиграфу. Это очень тонкая методика — чтобы ею пользоваться, надо очень хорошо уметь расшифровывать энцефалограмму.

Истории о том, что пепси-колу показали 25-м кадром в фильме и после просмотра все побежали ее пить, — это миф. В принципе 25-й кадр может сработать, но добиться массового отклика очень сложно: многое зависит от личного опыта зрителя. Если мне все равно — фанта или пепси-кола и не нужно ни то, ни другое, то ничего 25-й кадр со мной не сделает. Сначала человеку нужно внушить определенные установки и лишь потом ими можно немного манипулировать. Если что-то продемонстрировать целому залу в виде 25-го кадра, эффект, конечно, может проявиться, но какой именно и у какого числа зрителей — предсказать невозможно. И невозможно доказать, что это следствие просмотра: может, они и так бы предпочли пепси… Поэтому ни для маркетинга, ни для обучения это не сработает.

Так просто человека не поймаешь.

Можно ли говорить, что у одних мозги устроены лучше, чем у других?

При рождении, по-видимому, закладывается способность человека воспринимать и объяснять окружающий мир. Психологи называют это «общими способностями». Действительно, потенциал интеллектуальной восприимчивости у людей различается — но не очень существенно. Многое из того, чего не дали гены, можно наверстать. Но, как говорится, «путник, который вышел после обеда, никогда не догонит того, кто вышел с утра». Если два индивида — с повышенными способностями и с пониженными — трудятся в полную силу, то первый будет всегда опережать второго. Если же человек с пониженными способностями — трудяга, а умник — лентяй, то первый может оказаться успешнее. То есть пропасть не столь велика, чтобы ее нельзя было преодолеть упорством. Даже в популяции животных примерно 10% довольно сильно отрываются от остальных. В любом классе есть 2—3 человека, которые заметно сообразительнее окружающих. Остальные — более-менее средняя масса и 10% очень слабых.

Но это не значит, что их потомство будет распределено так же. При следующем соединении генов получается абсолютно новый расклад.

Вряд ли есть какой-то универсальный рецепт правильного воспитания, потому что помимо общих способностей у ребенка есть масса индивидуальных, например, предпочтения зрительного и слухового восприятия. Различаются и волевые качества — похоже, что они тоже определяются генетически и передаются по наследству. От волевых качеств зависит реализация тех способностей, что даны природой.

Мы знаем, что нейроны потребляют много глюкозы. Наверное, поэтому при длительной работе неудержимо хочется сладкого?

Нет, дело не в этом. Глюкоза была специально отобрана в ходе эволюции для питания мозга, потому что организм может получить ее из любого продукта: мяса, хлеба или овощей. А когда вы пьете раствор глюкозы, она, разумеется, не попадает прямо в мозг. Она расщепляется, затем снова синтезируется. А сладкого нам порой хочется по самым тривиальным причинам, например, потому что сладкое обладает антитревожным действием, создает ощущение комфорта.

Различается ли мозг мужчин и женщин?

До конца в этом вопросе, как ни странно, еще не разобрались. Очевидно, что существенных отличий нет, — но есть занятные. Например, было замечено, что если у женщины случается травма в области речевых зон (они находятся слева), то речь восстанавливается, пусть не всегда полностью. У мужчин после серьезных повреждений речевого центра восстановление речи вообще невозможно. Поэтому возникла гипотеза, что у женщин две речевые зоны — справа и слева. И правая до некоторой степени способна компенсировать дефект левой. Речевая зона отвечает за восприятие слов и, по-видимому, за грамматику. Оказалось, у женщин речевая асимметрия мозга выражена несколько слабее. Еще считается, что у женщин в среднем мозг весит меньше (в пропорции к росту), чем у мужчин. Однако отличия не столь велики, чтобы влиять на психические особенности человека.

Много пишут о левополушарных и правополушарных навыках и дарованиях. Действительно ли способности как-то локализованы?

Если повреждено левое полушарие, у человека сохраняются пространственно-образное восприятие и мышление. Если повреждено правое — сохраняется вербально-логическое мышление. В норме полушария работают вместе, но мы не до конца понимаем как. На ЭЭГ мы видим активность то справа, то слева, то есть между полушариями постоянно происходит обмен. Вот какая-то мелкая задача выполнена — результат передается в другое полушарие, затем обратно. Одно без другого попросту не может работать. Это как швейная машинка с двумя нитками — они должны шить вместе.

А что происходит с нейронами при старении?

В том, что ухудшается память, как правило, мозг не виноват — если не считать серьезных, но нечастых болезней вроде Альцгеймера. Он и стареет и умирает, как правило, в последнюю очередь. Проблемы мозга, вроде ухудшения памяти, — это проблемы органов, которые обеспечивают его кровью, кислородом, питанием и т.д. Клетки мозга вообще, может, рассчитаны на очень долгую жизнь — лет на 150—200. Они уникальны — ведь это те самые клетки, с которыми человек родился. Все остальные (кроме яйцеклеток у женщин) — клетки кожи, мышцы, печень, почки — многократно меняются в течение жизни. Нейроны не делятся, и это дает им серьезное преимущество, потому что при делении клетки генетическая информация копируется, а всякое копирование приводит к ошибкам. Клетки мозга — это самая первая, самая яркая копия генома — в его первозданном виде, таком, каким он получился из клеток родителей. И еще одно необычное, уникальное свойство клеток мозга: геном в них работает на 50—60%, тогда как в клетках прочих органов — только на 5—6%.

Вы участник движения 2045, которое сулит человечеству обретение бессмертия. Это серьезное движение?

Во всяком случае, большинство его основателей-участников — профеcсиональные ученые и исследователи высокого уровня. Речь идет о создании полностью искусственного орга-низма с искусственным разумом, в который можно будет переписать все информационное содержание мозга человека и таким образом продлить его «информационную» жизнь. Я участвую в этом проекте, потому что не вижу принципиальных препятствий для создания искусственных­ органов, даже таких сложных, как почки, печень или сердце, — из тех или иных материалов, в большей или меньшей степени повторяя биологические закономерности, процессы и формы. Однако у меня особое мнение. На мой взгляд, мозг человека никогда не удастся переписать или воссоздать. Я же предлагаю не переписывать мозг, а обеспечить его высокоскоростными интерфейсами для коммуникации с внешними устройст­вами — манипуляторами, сенсорами, системой передвижения.

При таком подходе мозг человека, который вынужден умирать в человеческом теле, потому что вышли из строя жизненно важные органы и системы, сможет не только жить, но и физически передвигаться, управляя движками транспортной системы. Некоторые вещи будут ему недоступны, но ведь пожилые люди как-то мирятся с тем, что могут делать не все; главное — полноценно использовать свой интеллект. В настоящее время проблемы «личности без тела» в большей мере этические, философские, религиозные, культурологические, нежели собственно научно-технические. Наука и техника свое слово уже сказали. Сейчас уже можно представить себе культуру, в которой до старости люди будут жить так, как теперь, а потом их мозг перенесут в некое искусственное тело и дадут им возможность прожить еще 100—200 лет. Но проблема смерти по-прежнему будет существовать, ведь мозг — это биологический материал. И, конечно, открытым остается во­прос, захочет ли сам человек продолжить существование в виде «головы профессора Доуэля»? И стоит ли продлевать его жизнь еще на сто лет? Решение зависит от того, насколько обществу ценна личность с ее неповторимым внутренним миром, ведь мозг — это ее вместилище.