О чем говорят глаза и как улучшить мозг

Материал подготовлен журналистами-школьниками в рамках Осенних медиаканикул с “Котом Шрёдингера” на Факультете креативных индустрий НИУ ВШЭ

«Будь внимателен на улицах города, когда приедешь в Москву!» – так напутствовал нас приятель одного из авторов этого текста. На вопрос «А что может случиться?» он ответил, что его родственников загипнотизировали и забрали все ценные вещи, как только они сошли с поезда в столице.

Может ли быть такое? Насколько вообще нашим мозгом можно манипулировать?

Чтобы ответить на этот и другие подобные вопросы, мы отправились в Центр языка и мозга НИУ ВШЭ. Здесь ученые исследует связь мышления и речи: изучают, как рождаются слова и звуки, как дети усваивают речь, как происходит переключение между языками у билингвов и как люди в разном возрасте понимают слова.

Эта область науки развивается очень быстро. С помощью электроэнцефалографии (когда измеряется электричество мозга), айтрекинга (когда камера фиксирует даже мельчайшие движения глаз) и МРТ (когда мы видим, какие зоны мозга в какой момент возбуждаются), нейролингвисты проводят исследования, позволяющие врачам находить у пациентов проблемные зоны мозга, а также диагностировать нарушения устной и письменной речи у детей с самого раннего возраста.

Айтрекер – это высокотехнологичное устройство, способное существенно упростить жизнь человека с нарушениями опорно-двигательного аппарата и обеспечить самостоятельность в цифровом мире.

Одна из авторов этого текста приняла участие в эксперименте с айтрекером. Её голову зафиксировали в специальном устройстве, все что надо было делать – смотреть на движущуюся по экрану точку, в то время как на другом мониторе считывались все движения зрачка. Далее на экране появились четыре картинки (три животных и дорога). Задача эксперимента заключалась в том, что испытуемая должна была прослушать небольшой текст и ответить на вопрос: «Где встретились все животные?» Ответ: на дороге.

Все это время айтрекер считывал движения глаз испытуемой. Гипотеза эксперимента состояла в том, что за вопросом последуют бессознательные движения глаз по картинкам в поисках ответа. И удивительно - гипотеза не оправдалась. В то время, как произносились названия животных, испытуемая смотрела в центр экрана, а не на картинки, - вероятно ее мозг уже усвоил всю необходимую информацию до прослушивания текста.

Эксперименты с айтрекером позволяют узнать очень много практической информации, в том числе помогающей развитию детей.

В научном центре исследуют, как читают хорошо читающие дети и дети с дислексией; сколько букв они воспринимают боковым зрением. Выявить дислексию позволяет эксперимент, в котором дети читают про себя предложения, а исследователи анализируют, как долго они читают то или иное слово. Если время чтения больше стандартного, эксперт делает вывод, что у ребенка могут быть предпосылки к дислексии. А ранняя диагностика позволяет лучше компенсировать при обучении развитие детей.

Страшен ли гипноз и где в мозгу язык?

По завершению эксперимента с айтрекером школьники-участники Осенних медиаканикул с “Котом” задали нейрофизиологом и нейролингвистике самые волнующие их вопросы о мозге.

Возможно ли с помощью гипноза подчинить человека своей воле?

Для управления сознанием человека, нужен не только контроль над восприятием, но и над исполнительными функциями; соответственно ввести человека в полностью управляемое извне состояние невозможно. Если же мы говорим о гипнозе как об особом, специфическом состоянии сознания, характеризующимся высоким вниманием и концентрацией, то да, такое состояние человек может испытывать. Но есть нюансы. Во-первых, не все люди подвержены гипнозу. Только 15% могут легко в него впадать. Во-вторых, гипноз сработает только с согласия человека, т.е. загипнотизировать кого-то против его воли вряд ли получится. В основе эффектов гипноза могут лежать убеждения, ожидания и высокая тревожность. Таким образом, мы имеем дело не с принуждением в чистом виде, а с самовнушением, т.е. следованием за своими внутренними идеями. Есть данные, что гипноз может быть эффективен в лечении хронической боли или синдрома раздраженного кишечника. Однако здесь нужно быть очень осторожным. При проведении гипноза, люди склонны искажать действительность в виду ненадежных свойств памяти. Подтверждением могут служить эксперименты Элизабет Лофтус, которая показала существование ложных воспоминаний. Она внушала своим студентам, что их похитили инопланетяне, а студенты в свою очередь дополняли эту выдуманную историю еще большим количеством выдуманных деталей. То есть сознание не различало, где выдуманные факты, а где реальные. Гипноз как явление — интересное и увлекательное, но целостной картины этого явления в науке не создано.

Алим Асиф Оглы Баширзаде, научный сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

Можно ли влиять на создание человека с помощью 25-го кадра?

Наша нервная система устроена таким образом, что не всю информацию мы можем усваивать. Если информация поступает в мозг слишком быстро, он просто не успевает её обработать, как в случае с 25-м кадром. Можно предположить, что после просмотра 2-х часового фильма, в котором каждым 25-м кадром будет показана реклама кока-колы человек все-таки двинется в сторону автомата с кока-колой, но это в любом случае кратковременный эффект.

Протопова Мария, стажер-исследователь Центра языка и мозга НИУ ВШЭ

Формируются ли новые центры в мозге при изучении нового языка?

Языки могут иметь разные расположения в мозге. При речевом картировании могут отключаться структуры, отличные от второго языка. Однако нельзя полностью исключить, что они взаимодействуют друг с другом. При изучении или усвоении другого навыка структурные и функциональные изменения все же происходят. Для разных языков они находятся в разных местах. Мозг пластичен и при потери некоторых структур он может перестраиваться и вовлекать другие зоны, но в другом полушарии. Эта система очень динамична, и количество языков также на это влияет.

Анна Журавлева, младший сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ.

Связано ли то, на каком языке человек говорит с рождения, с его восприятием мира?

В качестве ответа, можно привести гипотезу Сепира-Уорфа. Ее суть заключается в том, что мы воспринимаем мир в зависимости от слов, которые употребляем. Например, если сравнивать русский и английский языки, то обозначение оттенков синего в русском языке преобладает больше. Также можно взять эксперимент: англоговорящего и русскоговорящего просили сравнить шкалу с разными оттенками синего. Англоговорящие с трудом могли различить оттенки. Однако гипотезу вскоре опровергли. Гипотеза о соотношении языка и мозга содержит данные как в пользу, так и в свое опровержение, поэтому однозначно ответить на этот вопрос нельзя.

Анна Журавлева, младший сотрудник Центра языка и мозга НИУ ВШЭ.

— Здесь занимаются всем, что помогает наладить связь между компьютером и мозгом и приоткрыть тайную завесу его устройства. — говорит стажер-исследователь Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Милана Макарова. — Все, что вы когда-либо видели в фильмах про будущее, наука способна претворить в жизнь: экзопротезы, управление игровым процессом одной лишь мыслью и так далее всё это про них.

Спектр проектов и экспериментов, над которыми работают ученые, очень широк. В лабораториях Центра нейроэкономики и когнитивных исследований исследуют природу мозга, путем его стимуляции. Они надеются с её помощью разработать более эффективные протоколы реабилитации и лечения, которые помогут многим пациентам.‎

Понятно, что такое стимуляция мозга возможна. Мы и без всякой стимуляции все время учимся и тем самым наращивая нейронные связи и целые области мозга. Если попросить человека десять дней двигать пальцами определенным способом (то есть тренировать его ловкость таким образом, чтобы выработался специальный моторный навык), то мозг постепенно будет адаптироваться к новой задаче и понимать, что нужно расширять зону, ответственную за этот навык.

Это происходит при любом обучении, скажем, у пианистов со временем в мозгу моторная зона, ответственная за управление нашими руками, начинает расширяться, потому что пианист постоянно их использует. Конечно, навык развивается не сразу: для устойчивого результата нужны месяцы и даже годы.

Стимуляция мозга только ускоряет процесс.

— А можно мне один раз простимулировать мозги, и я сразу стану великим пианистом?

— Нет, так просто не работает. — объясняет Милана Макарова.

Тем не менее, стимуляция мозга уже приносит пользу: например, в восстановлении после болезней, влияющих на его работу.

— ‎Люди после инсульта напоминают чистый лист: очень сложно делать какие-то мелкие вещи - писать, держать ложку - моторные навыки утрачены и делать даже привычные движения становится крайне затруднительно. Мы пробуем найти способ, чтобы человек мог научиться чему-то с нуля, при этом стать в этом достаточно хорошим.

В лаборатории Центра специальные электрические подвесы и тачскрин работают в паре — получается компьютерная игра со стимуляцией мозга. Такие же устройства есть в больницах, где тренируются люди, перенесшие инсульт. На экране есть игра, она устроена так, чтобы и тренировать руки, и играть, получать очки за это.

— Людям после инсульта психологически тяжело: тренировки даются с трудом и требуется прилагать много усилия для совершения лишь одного действия. Мы придумали игру, где у них есть мотивация. Вы можете играть, прикладывая немного усилий, и, как следствие, получать мало баллов, а можете пройти долгий путь и получить много очков. Людям проще тренироваться, когда есть какой-то азарт. Их увлекает игровой процесс и тренировка проходит чуточку легче.

Для стимуляции мозга требуется создать для каждого пациента карту его активности.

— Прежде всего мы смотрим на зону, где начинают сходиться две центральные извилины. Это важная часть, которая разделяет между собой в мозгу две крупные области, на которые он делится. Около нее расположена моторная зона. Этот небольшой участок управляет вашей правой рукой, соответственно, с той стороны такой же участок управляет левой. Мы «‎ходим» по этим извилинам, стимулируем моторную область человека и смотрим, как он на это реагирует. После можно создать специальную карту, которая покажет, как отражаются руки у него в мозге.

— А человек, у которого много извилин, у которого очень большие мозги, самый умный на планете?

— И снова мимо! Все не так просто. Мозг — удивительный и неординарный объект, извилины в нем, например, могут быть плотно упакованы, что повлияет на его объем, он может быть меньше, а не больше.

В лаборатории только что провели картирование мозга пациента, когда он тренировался двигать большим пальцем и мизинцем определенным способом, была выяснено, как эта игра повлияла на его мозг, адаптировался он к задаче или нет.

– И что, как получилось, адаптировался он или нет?

– Изначально мы как думали, если мы будем независимо тренировать две конкретные мышцы руки, то зоны в мозгу, отвечающие за выполнение этого движения, будут постепенно разграничиваться. Особенно важно было учесть, что необходимо натренировать именно ловкость пальцев, а не их силу, поэтому к выбору специфичного движения мы подошли с большой внимательностью. На деле оказалось, что при моторных тренировках области не «отделяются друг от друга», а постепенно растут все. Чем больше мы упражняемся, тем лучше у нас получается что-то делать!

На картировании оказалось проявлено много разноцветных точек: розовые — большой палец у него в мозгу, зеленые — указательный палец, голубенький — это бицепс, а салатовые - мизинец. Ученые научились в в режиме реального времени смотреть на разные области мозга во время стимуляции.

Это уже применяется для реабилитации после болезней, влияющих на мозг. Но картирование полезно во многих других случаях. Например, речевое картирование, используется нейрохирургами, чтобы при операции не задеть важную речевую область, контролирующую движения языка (зона Брока). Ученые могут создать специальную карту, которая подскажет хирургу во время операции о ее местонахождении в мозгу конкретного человека.