• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Стимуляция мозгов в подвалах

Нейробиолог Василий Ключарев о новых лабораториях международного уровня, магнитной активности мозга, подавлении лобными долями доброты, влиянии историй на экономику и конфликте автомобилистов со сторонниками озеленения дворов

© Даниил Прокофьев

Недавно в НИУ ВШЭ открылся новый лабораторный кластер Института когнитивных нейронаук. К этому событию в университете готовились несколько лет. В одном пространстве оказалось около десяти научных лабораторий, занимающихся когнитивными науками. А у их сотрудников появилась возможность обмениваться опытом и совместно использовать эксклюзивное оборудование для проведения экспериментов. О том, какие исследовательские перспективы в области нейронаук открываются благодаря новому лабораторному кластеру в НИУ ВШЭ, и насколько глубоко учёные проникли в тайны мозга человека, IQ.HSE поговорил с директором Института когнитивных нейронаук Василием Ключаревым.

 

— Василий Андреевич, Институт когнитивных нейронаук переехал в новое здание в Москве в Кривоколенном переулке, 3. Расскажите, пожалуйста, как теперь выглядят ваши исследовательские лаборатории, и какие возможности новое пространство открывает перед учёными? 

— Для нас это очень большое, долгожданное событие. Несколько лет назад мы обсуждали с Владимиром Дмитриевичем Шадриковым, научным руководителем факультета психологии НИУ ВШЭ, идею создания исследовательского центра мирового уровня. Суть этой идеи заключалась в том, чтобы лаборатории разных департаментов Вышки, занимающиеся когнитивными науками, были рядом и учёные могли эффективнее обмениваться опытом, участвовать в совместных семинарах и заимствовать друг у друга сложное оборудование. Эту идею — стянуть все силы в одно место — поддержал и Ярослав Иванович Кузьминов.

Мы долго шли к этой цели. В итоге получился глобальный экспериментальный исследовательский лабораторный комплекс — пожалуй, первый такой в своём роде в НИУ ВШЭ. В едином пространстве, на нескольких этажах, располагается не только Институт когнитивных нейронаук. Сюда также переехали Центр языка и мозга  и несколько исследовательских лабораторий Департамента психологии, занимающихся когнитивными процессами. В их числе научно-учебная лаборатория (НУЛ) нейробиологических основ когнитивного развития, НУЛ когнитивной психологии пользователя цифровых интерфейсов, НУЛ моделирования зрительного восприятия и внимания и НУЛ когнитивных исследований.

Получается, что мы сконцентрировали здесь около десяти исследовательских лабораторий — тут находятся их основные экспериментальные площадки.  Как и планировалось, получился межфакультетский исследовательский центр, в котором работают и лингвисты, и психологи, и нейробиологи, и даже IT-специалисты. Вся исследовательская работа так или иначе направлена на изучение восприятия информации мозгом человека. Сейчас это фактически ведущий национальный центр по изучению когнитивных процессов, и мы нацелены на дальнейшее развитие.

— Если говорить об Институте когнитивных нейронаук, что в первую очередь хотелось бы отметить с точки зрения приоритетов развития?

— В настоящий момент мы располагаем одним из самых продвинутых в стране центров по  стимуляции мозга — это Лаборатория транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) — и у нас зарегистрирована единственная в университете уникальная научная установка для транскраниальной стимуляции мозга и нейровизуализации. Часто подобное оборудование используется в медицинских целях. В нашем случае ТМС — это исследовательский прибор, который позволяет сфокусированным магнитным пучком «позвонить» в различные области мозга: активировать их или подавить — и посмотреть, как меняются в результате этого когнитивные функции.

Одна из наших научных установок даже включает два ТМС стимулятора мозга, что позволяет одновременно воздействовать на разные области мозга и наблюдать их взаимодействие. Мы достаточно  плодотворно используем эти приборы, уже провели множество исследований по самым разным темам — от, например, изучения механизмов принятия решений в ситуации риска до двигательных функций мозга, понимание которых позволяет быстрее восстанавливаться после инсульта.

Институт когнитивных нейронаук состоит из трёх исследовательских центров — Центр нейроэкономики и когнитивных исследований (основан в 2014 году) и созданные в результате получения мегагрантов Центр биоэлектрических интерфейсов (2018 год) и Международная лаборатория социальной нейробиологии (2019 год).

— Когда появилась уникальная научная установка в НИУ ВШЭ и занимаетесь ли вы её усовершенствованием, модернизацией?

— Мы создали установку восемь лет назад и в последние годы активно работаем над её развитием. Например, недавно закупили робота, который позволяет более эффективно и точно стимулировать мозг. Если раньше исследователь должен был держать у головы испытуемого специальную тяжелую катушку генерирующую магнитное поле и постоянно следить за её ориентацией, то теперь это делает робот. Это открывает для нас новые горизонты в точности и сложности проводимых экспериментов. 

В текущем году мы получили очень крупный правительственный грант по дальнейшему развитию научной установки. Например, в лаборатории появится комплекс с трекером движений человека. То есть можно будет не просто стимулировать мозг испытуемого, но и наблюдать эффекты стимуляции на очень тонкие аспекты движения. Это как раз важно для пациентов с нарушениями движений в результате инсульта или экспериментов, связанных с социальной коммуникацией. 

— Лаборатория ТМС открыта для внешнего мира, коллег из других университетов?

— Конечно. В рамках гранта мы планируем запуск разных крупных проектов, в том числе совместно с коллегами из других университетов, например, СПбГУ. В ближайшие два года постараемся трансформироваться в по-настоящему открытый центр, который ждёт коллег для проведения экспериментов со всей России. Это отдельная задача — облегчить доступ извне к нашему оборудованию.

— Планируете ли вы сотрудничество с медицинскими центрами?

— Да, в наших планах развитие нового направления. Для этого мы открыли вторую лабораторию транскраниальной магнитной стимуляции мозга. Здесь установлен комплекс по стимуляции мозга от компании Nexstim для пациентов с неврологией. Если вы зайдете в эту лабораторию, то увидите специальные подвесы для фиксации и поддержки частично парализованных рук, что позволяет изучать людей с моторными расстройствами. И мы уже активно работаем в направлении партнёрства с медицинскими институтами.

— Чем ещё Институт когнитивных нейронаук может удивить переехав в новое пространство?

— Забавно, но у нас есть ещё одно интересное направление развития. Мы начинаем постепенно оккупировать подвалы Высшей школы экономики. Часто подвалы используются, например, как места для хранения документов. Но в университетах во всем мире подвалы занимают исследователи, потому что это идеальное место для проведения экспериментов — там тихо и обычно меньше всевозможных электрических проводок, создающих магнитные и электрические помехи. Здесь в Кривоколенном мы уже оборудовали в подвале помещение для проведения экспериментов, также планируем оборудовать ещё одно в кампусе на Басманной.

— Расскажите, пожалуйста, подробнее, какие эксперименты вы проводите или планируете проводить в таких переоборудованных подвалах? Какое оборудование там уже есть? 

— Начну с того, что часть нашего института от НИУ ВШЭ входит в так называемую программу «Научные центры мирового уровня» (НЦМУ). Это огромный национальный проект по созданию центров мирового уровня для исследований социальных процессов. Благодаря этому мы  дополнительно развиваем нашу технологическую базу. Например, недавно приобрели новый любопытный прибор — fNIRS (функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия) В какой-то степени это портативный аналог МРТ-сканера, которого у нас пока, к сожалению, ещё нет. Он позволяет с помощью лазера просвечивать мозг испытуемых и регистрировать изменение притока крови к различным его отделам, что характеризует их текущую активность. В отличии от громоздкого МРТ-сканера, fNIRS внешне — это шапочка с множеством сенсоров, которая надевается на голову испытуемого.

Сейчас мы начинаем проект с INSEAD в Париже, и в них будет задействован этот прибор. Проект связан с исследованием потребителей — как люди выбирают товары, почему они иногда выбирают здоровую пищу, а иногда нет, какие области мозга при этом активируются.

Также мы нацелены на развитие ещё одного интересного направления — создаем вместе с нашими партнёрами-физиками новые типы сенсоров для исследования мозга, уникальных по своим свойствам и чувствительности. И вновь для этого особенно удобны подвалы! Обычно, чтобы уловить магнитную составляющую активности мозга — необходимы очень сложные экспериментальные условия, экранированные от внешних воздействий.

Наша цель — создать сенсоры, которые позволят улавливать магнитную составляющую активности мозга  в более комфортных обычных условиях. Чтобы нам не требовались дорогостоящие магнитоизолирующие комнаты. То есть технология должна стать доступнее для всех. Эти сенсоры будут обладать уникальными свойствами даже по сравнению с западными аналогами.

В перспективе мы хотели бы создать первый прибор по анализу именно магнитной составляющей активности мозга. Это важное направление нашей работы. Надеемся, что наш центр станет ещё и полигоном развития новых технологий, новых высокотехнологичных приборов, которыми будут пользоваться учёные.

— Как на работу вашего института повлияла пандемия? Что сейчас происходит в сфере международного сотрудничества?

— Пандемия — это настоящая катастрофа для лабораторных исследований мозга. На какое-то время закрылись все лаборатории, в том числе и партнёрские, и медицинские центры. Для нас, например, временно стали недоступны исследования с использованием МРТ-сканера. Конечно, это также и тотальная остановка мобильности, поездок, международных научных коммуникаций.

С другой стороны, плюс такой экстремальной ситуации в том, что мы стали внимательными к своему здоровью и правилам гигиены, научились работать дистанционно. Провели несколько онлайн-мероприятий, конференций, в том числе с международным участием. Это был интересный опыт, в котором приходит понимание, сколько новых возможностей дают современные технологии.

На днях я встречался со своими аспирантами онлайн, и только в какой-то момент нас осенило, что мы на самом деле находимся в одном здании на соседних этажах — настолько уже работа в онлайн-формате вошла в привычку.

Но, конечно, всё-таки отсутствие возможности приехать посмотреть лаборатории, поработать на оборудовании — большой вызов. Большинство коллег жалуется, что опыт личного общения всё-таки гораздо богаче, чем онлайн-общение. До пандемии к нам не прекращался бесконечный поток зарубежных исследователей, хотелось бы надеяться, что в следующем году всё восстановится. А мы с учётом этих перспектив будем заняты настройкой нашего оборудования, отлаживанием исследований и планированием совместных проектов.

В сентябре наши аспиранты уже съездили в Финляндию на месяц поучиться новым методам, работе с новыми приборами, которые у нас появились. Такая массовая поездка —  первое подобное событие за последние года полтора. И это уже радует.

— Кроме руководства Институтом, Вы возглавляете Лабораторию социальной нейробиологии. Какими интересными исследованиями она сейчас занята?

— Одно из главных направлений наших исследований — принятие человеком решений в разных социальных контекстах. Например, у нас есть проект, связанный с изучением и сравнением того, как воспринимают информацию русские и финны, как на это накладываются различия в типах мышления и культурные особенности. То есть мы пытаемся разделить влияние индивидуальных особенностей — типов мышления — и культурных контекстов. Сейчас на обсуждении находится также идея сравнить некоторые особенности принятия решений и восприятия информации армянами и русскими, проживающими в Москве.

Кроме того, есть исследование, посвященное экономическому поведению. Оно связано с идеей нобелевского лауреата Роберта Шиллера, который считает, что очень многое в нашем поведении, в том числе экономическом, связано с теми нарративами, что мы слышим вокруг. Все эти истории-нарративы мотивируют, либо демотивируют людей на определенные экономические действия.

У нас есть идея, что часто именно нарративы, различные истории, которые распространяются в обществе, влияют на развитие макроэкономических процессов, а не наоборот. При этом мы хотим изучить влияние культурных и личных особенностей на восприятие нарративов.

Эксперименты планируем проводить в Новосибирске с использованием МРТ-сканера. Особенность этого исследования в том, что мы будем применять методы, заимствованные у коллег из Финляндии. С их помощью можно изучать, как мозг реагирует на протяжённую динамическую информацию — фильм, например, или аудиокнигу. В нашем случае испытуемым будут предъявляться специально смоделированные ситуации, посвященные рынку акций — в каком-то смысле экономический нарратив. Это будет первое в мире исследование, где мы планируем изучать именно реакцию мозга на длительную динамическую экономическую информацию и последующие экономические решения наших испытуемых.

В ряде проектов планируем изучить разные реакции мозга на нарративы в зависимости от культуры, так как в различных культурах существуют разнообразные представления об экономической активности, о нормах справедливости и так далее.

— Кстати о справедливости и социальных нормах. Как далеко в отношении изучения этой темы продвинулись нейронауки?

— В данный момент у нас есть кое-какие результаты исследований, которые мы планируем к публикации. В одном из экспериментов, которым занималась моя коллега Оксана Зинченко, мы временно подавляли активность лобной доли мозга и обнаружили, что при этом люди начинают вести себя более просоциально.

Обычно в исследованиях используются экономические социальные игры. Испытуемым, например, предлагается ситуация, в которой они получают определенную сумму денег и знают, что в соседней комнате находится человек, с которым они могут поделиться, а могут и не поделиться. Такой эксперимент называется игра «Диктатор». В большинстве случаев люди делятся, имея такую возможность, но не поровну. Социальная норма — все-таки поделиться. В случае временного подавления лобной доли испытуемые начинают делиться чуть активнее.

Вообще это почти философский, религиозный вопрос, насколько человек от природы просоциален. Учёные в этом отношении делятся на два лагеря. Одни считают, что мы — врожденные «социальные животные», что у нас есть внутренний социальный мотив делиться. А когда мы не делимся, то включаем какие-то свои рациональные механизмы, причины, — например, наличие дорогой ипотеки, ведь деньги самому очень нужны. Когда включается рациональный мотив, человек вынужден подавить свою природную склонность делать добро другим. В эту функцию вовлечена лобная доля.

Другой лагерь учёных считает, что, наоборот, по своей природе мы — эгоисты, а нормы вырабатываются культурой и включаются тогда, когда необходимо поделиться.

Наши результаты соответствуют первой просоциальной модели. Скорее всего, человек — всё-таки «просоциальное животное». А когда мы поступаем нарочито  эгоистично, то скорее всего задействуем рациональную систему принятия решений, которая связана с лобными областями.

Понятно, что нельзя экстраполировать эти результаты на всех людей и все жизненные ситуации. Например,  мы изучали здоровых людей, а пациенты могут вести себя иначе. Но эти результаты в целом говорят о том, что наверное можно какими-то методами пробовать высвобождать в людях  природную склонность помогать другим.

— Некоторое время назад вы также рассказывали, что у вас в планах было исследование о том, как, с точки зрения нейронауки, человек выбирает партнёра. Удалось ли продвинуться в этом направлении?

— Мы немного затормозили этот проект из-за пандемии. Думаю, что возобновим в ближайшее время. Нам хотелось бы проверить новую версию теории о том, как люди выбирают партнеров — так называемой эволюционной теории конфликта полов (Theory of Sexual Conflict). Традиционно считалось, что у мужчин и женщин принципиально разные стратегии выбора партнёра. Женщины заинтересованы в постоянном партнёре, который бы инвестировал в ребёнка, поскольку у женщин большие личные инвестиции в выращивание детей. А мужчины в классических представлениях более легкомысленны и запрограммированы на множество партнёров.

Во взглядах на эту концепцию произошла революция. Исследования показывают, что всё зависит от контекста. Мужчины и женщины могут выбирать очень похожие стратегии в зависимости от условий, в которых принимаются решения. Один из сильных факторов — это количество возможных партнёров, с которыми можно познакомиться. Нам хотелось бы проверить, насколько работают эти новые подходы.

— У вас есть также направление исследований восприятия городской среды. Появились какие-либо результаты?

— В одном из проектов мы изучали, как люди воспринимают территорию вокруг жилых домов. За рубежом большое внимание уделяется озеленению, красивому комфортному пространству вокруг домов. Наши ландшафтные архитекторы и урбанисты, с которыми мы сотрудничаем, хорошо интегрированы в международное профессиональное сообщество. И они были удивлены, насколько в меньшей степени люди в России обращают внимание на качество той среды, где они живут.

Пока предварительно можно сказать, что восприятие придомовой территории очень зависит от того, например, есть у человека машина или нет. Озеленённая территория однозначно вызывает позитивные эмоции. Мы использовали достаточно простые методы, айтрекеры, следящие за взглядом испытуемого и моделировали ситуацию, в которой человек арендует квартиру и смотрит на снимки дворов. Выяснилось, что чем больше человек обращает внимание на озеленение, тем больше ему нравится двор, а чем больше внимания на парковки, тем менее позитивное восприятие двора. Однако, это очень зависит от того, есть ли у человека машина или нет. То есть, судя по всему, есть определенный конфликт интересов между людьми, имеющими личный автотранспорт и не имеющими его.

Другое наше исследование посвящено в целом восприятию городского пространства — парков, хайвеев и т.д.. Первые результаты показывают существенную разницу работы нашего мозга в различных городских пространствах. Эти результаты я надеюсь рассказать вам через пару месяцев, когда мы завершим проект.

Напоследок хотел подчеркнуть, особенно для своих коллег в Вышке: наш исследовательский центр открыт для сотрудничества! Мы уже проводим ряд проектов с коллегами-лингвистами, урбанистами, IT-специалистами, психологами, экономистами и многими другими. Если у вас есть научная идея на стыке когнитивных нейронаук и вашей дисциплины — мы всегда рады её обсудить и реализовать!
IQ

 

Фотограф: Даниил Прокофьев

Благодарим за помощь в организации съёмки стажера-исследователя Института когнитивных нейронаук Кирилла Макася

Автор текста: Селина Марина Владимировна, 21 октября