О неиспользуемых возможностях головного мозга, перспективах самолечения, об идее диагностировать у чиновников способность решать сложные задачи, а также о том, как дефицит современной томографической техники влияет на научную конкуренцию с Западом, рассказал главный научный сотрудник НИИ молекулярной биологии и биофизики СО РАМН, академик РАН Марк Штарк.
— В целом, насколько наука приблизилась к полному пониманию мозга?
— Мозг — очень сложная машина. Когда ты занимаешься этим много лет, то представление о степени его сложности только усугубляется, а не снижается. Сейчас Барак Обама выделил 4,5 миллиарда долларов для исследований в области мозга тем лабораториям, которые, с их точки зрения, в состоянии продвинуться.
Это направления, связанные с генетикой мозга, возможностями генно-инженерных перестроек мозга, если дефекты в нем обнаружены до рождения. Сейчас уже можно определить, как устроен генотип, когда ребенок находится в утробе матери. Можно представить, чем он может заболеть, когда появится на свет, так что тут можно вмешиваться…
— А на каком месте Россия в исследованиях мозга? С кем мы конкурируем?
— У нас эти работы (функциональные магнитно-резонансные исследования) появились только в 2004 году. На самом деле, технология существует с 1992 года, и наделать там очень много принципиально нового успели и американцы, и французы, и итальянцы, и особенно немцы. Мы катастрофически отстали в нейровизуализационной области.
Этому отставанию много причин, но главная — у нас преступно мало томографов в России. Поэтому мы бежим за паровозом. Достигнуть определенного уровня в этой области нам удается в основном за счет собственного интеллектуального ресурса.
— Расскажите о работе в только что созданной лаборатории НГУ. Речь о перспективах биоуправления? Что подразумевает название «исследование в состоянии неопределенности»?
— Мозг — оркестр. Начинают играть скрипки, потом виолончель, духовые инструменты, они начинают меняться местами. Все зависит от того, как записана мелодия, как она сочинена композитором. Определять участки мозга, которые работают при выполнении сложных задач, то есть картировать его, а именно это мы подразумеваем, когда говорим о состоянии неопределенности, позволяет функциональная магнитно-резонансная томография.
Принцип такой: белок гемоглобин переносит кислород в мозг. Насыщенный кислородом гемоглобин (оксигемоглобин) попадает в участок мозга, который сейчас работает. Там оксигемоглобин, насыщая участок мозга кислородом, превращается в дезоксигемоглобин. И когда этот белок накапливается, в действующем участке мозга мы видим на томографе желтое объемное изображение — воксель.
Именно появление таких вокселей позволяет понять, какой участок мозга работает, когда человек сжимает кисть или, например, произносит скороговорку.
— Человек может научиться управлять собственным мозгом? Вы исследуете это направление?
— Все работы, посвященные исследованиям реального мозга, проводятся совместно с Томографическим центром СО РАН. В том числе у нас работает группа, которая в качестве мишени обратной связи использует систему мозга, создающую альфа-ритм. Альфа-ритм — это доминирующий электрический ритм, у каждого человека он свой, как отпечатки его пальцев.
Обучиться изменению электроэнцефалограммы, а значит, вмешаться в работу собственного мозга, может любой человек. С помощью этого знания он может надеяться на излечение от депрессии, наркомании, инсульта (инфаркта мозга), судорожных припадков.
Если известно, в каком месте мозга сосредотачивается заболевание, то можно показать его человеку и оно будет целевой областью обратной связи. Мы называем это интерактивной стимуляцией мозга. Человек силой воли, когнитивно управляет кислородным снабжением определенных участков своего мозга и таким образом может излечиваться, или существенно помогать лечению.
Об этой работе мы будем докладывать в Москве в сентябре на симпозиуме «Функциональная магнитно-резонансная томография мозга и нейронауки».
— Вы упомянули понятие «обратная связь». Поясните.
— Мы много лет занимаемся использованием biofeedback, то есть обратной связи. Это механизм, который руководит нашим поведением — для того, чтобы человек совершил любое действие, он должен непременно подумать о том, что из этого может получиться.
В этом направлении кроме функциональной магнитно-резонансной томографии мы одновременно стали использовать электроэнцефалографию и сразу поднялись на следующий технологический уровень.
Эксперимент выглядит следующим образом. Человек в шапочке, которая считывает энцефалограмму, находится в томографе. Перед ним экран, на который выводится игровой сюжет. Он играет, а мы фиксируем, как работает его мозг.
Сюжеты делаем разные. Например, в игре «Вира» человек играет за водолаза и должен быстрее компьютерного персонажа опуститься на дно. Скорость погружения регулируется пульсом игрока, чем он спокойнее, тем быстрее человек выигрывает. А значит, получает за это бонусы.
Это красивый мультимедийный игровой сюжет, где человек мобилизует все свои когнитивные стратегии. Вся мучительная творческая, поисковая мозговая работа, которую он совершает в томографе, нам видна.
Чтобы доказать, что это не обман, мы провели эксперимент — убрали обратную связь. То есть человек продолжал видеть картинку, но управлять ею не может. Механизм обратной связи не работал, но испытуемый об этом не знал и продолжал стараться выиграть, постоянно сталкиваясь с безнадежной ситуацией. В этот момент, как показал эксперимент, у него появлялось гораздо большее количество вокселей, чем в случаях, когда он быстро выигрывал, используя обратную связь.
— А может быть какое-то практическое или медицинское применение игр с обратной связью? Или только научно-исследовательское?
— Я предлагал премьер-министру Дмитрию Медведеву, чтобы в МРТ помещали всех министров и топ-менеджеров при приеме на работу. Мы бы им предлагали игры различной сложности и смотрели, как работает их мозг, способны ли они к решению сложных задач или нет.
Дело в том, что есть категория людей, которые не в состоянии выигрывать в таких играх или в случае более сложных задач с обратной связью. Их не стоит принимать на ответственные посты… Пока правительство на это предложение не отреагировало.
— Что дальше, в каком направлении эта работа продолжится?
– Эксперимент мы проводили на добровольцах. Сейчас рассчитываем получить грант, который специально будет посвящен лечению с помощью этой технологии, которую мы называем интерактивной стимуляцией мозга, двух заболеваний: последствий инсульта и депрессии. Психиатры будут нам поставлять депрессивных больных, мы их будем помещать в МРТ и учить управлять определенными участками мозга.
Инсульты же будем лечить с невропатологами, которые будут указывать на локализации, а мы будем визуализировать их в томографе и учить восстанавливать кислородное снабжение тех участков, которые в результате болезни перестали работать.
— Получается, что все участки мозга исследованы? И достоверно известно, за что они отвечают?
— Одна из задач, которая перед нами стоит, это создание нейровизуализационного атласа мозга. Все существующие в мире атласы мозга построены на принципе локализации. Кисть — четвертое, пятое поле в мозге, зрение — 17-е и 18-е поле, и т.п. Везде известны адреса — места сосредоточения.
Но когда мозг работает, в нем образуется большое количество сетей, составленных из разных участков мозга. В течение десяти секунд вы можете увидеть весь мозг, то есть просканировать его на шестистах срезах. Мы как раз хотим сделать атлас, где виден сетевой принцип работы мозга.
— Какие шансы, на ваш взгляд, что данные технологии получат массовое распространение в медицине?
— Я уже год выбиваю деньги на эту программу. Пришлось угробить год, чтобы стать резидентами Сколково. Сейчас мы составляем с ними меморандум, после подписания которого нам обещают выделить определенную сумму на исследования, о которых мы говорим, и на коммерциализацию полученного научного продукта.
— Можно говорить, что за биоуправлением будущее?
— Конечно. Дело заключается в том, что смысл технологии биоуправления — это способ актуализировать предсуществующую в нас обратную связь. Мы нафаршированы с рождения обратной связью, но не умеем ею пользоваться. Мы не занимаемся актуализацией этого потенциала.
Обратная связь в человеческой жизни присутствует всегда. Бодрствует, спит, прекраснодушен или наоборот разгневан, он все время пользуется этим механизмом… Этот механизм находится в резерве, лежит где-то и так всю жизнь может пролежать и не использоваться.
— Почему человек изначально не умел пользоваться своими же возможностями?
— Я думаю, потому, что большая часть людей не любознательна, не любопытна к себе. Человек может быть профессионалом очень высокого класса. Он с интересом погружается в искусство, музыку, науку, но сам себе, в этом смысле, он мало интересен.
— Есть утверждение, что человек использует всего 10% мозга. Как вы к этому относитесь?
— Я думаю, что это просто способ объяснить людям, что есть возможность свой мозг совершенствовать. Поэтому и говорят: «Ну что эти 10 процентов. Давай хотя бы 30». Это такая метафора, придуманная для того, чтобы человек стремился, чтобы знал, что у него есть резерв, и ему важно его использовать при жизни.
Вот пример. Чтобы выстроить правильные отношения в коллективе, надо «упражнять» их, совершенствовать обратные связи. Понаблюдайте… Человек, у которого много актуальных обратных связей, он совсем другой, нежели тот, у которого этого нет.
— Наука зафиксировала изменение работы мозга на фоне прогресса?
— Конечно, совершенствование среды и ее изменения неизбежно приводят к совершенствованию мозга. Поскольку сейчас человек погружен в другую среду, нежели несколько тысяч лет назад, то естественно, и мозги у него иначе работают. Появляется эволюционный опыт. Это как библиотека.
Профессионал знает, как добиться результата, а любитель ищет стратегии. Он ошибается, снова возвращается к исконным позициям, тогда мозг становится библиотекой, в которой все книги присутствуют, только нужно узнать, где они находятся и насколько они интересны...
