Специалист кафедры психофизиологии факультета психологии МГУ Илья Захаров выступил на GeekPicnic с лекцией о будущем нейротехнологий. Одно из перспективных направлений — нейрогаджеты, основанные на технологии биологической обратной связи и позволяющие человеку лучше контролировать активность собственного мозга. Илья рассказал «Теориям и практикам», на что сейчас способны подобные приборы, какие функции нашего мозга остаются загадкой для ученых и смогут ли инвалиды когда-нибудь управлять коляской усилием мысли.

— По какому принципу работают устройства с нейрофидбеком?

— На Geek Picnic мы показываем четыре варианта приборов: «Реакор», Emotiv Epoc, Schunfried и Neurobit Optima. Их все объединяет одна простая часть — коробка, которая пишет сигнал. Принципиальная схема энцефалографа не меняется с 1970-х, и главная загвоздка заключается в софте, который будет обрабатывать этот сигнал. У нас представлены различные варианты работы с сигналом. Есть опенсорсные проекты, которые могут дорабатывать специалисты, а есть массовые, типа Emotiv Epoc. Все подобные гаджеты состоят из коробки и шлема и/или набора датчиков, которые снимают энцефалограмму — она показывает суммарную электрическую активность мозга и может считывать определенные паттерны. Например, существуют медленноволновые колебания мозга и быстроволновые. Когда мы глубоко спим или выполняем монотонную работу, у нас сильнее выражен альфа-ритм — более медленные колебания, а когда мы активно над чем-то думаем — более быстрый бета-ритм. Расшифровав энцефалограмму, можно сказать, в каком состоянии находится человек — устал он, раздражен, способен ли восстановиться после нагрузки. Можно диагностировать различные психофизиологические расстройства — например, у детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) слабеют определенные ритмы. По энцефалограмме можно определить, почему ребенок себя так ведет: потому что он плохо воспитан или это его физическая особенность.

Но самое интересное то, что мы можем не только диагностировать, но и влиять на активность мозга, тренируя определенные операции. На того же ребенка с СДВГ можно надеть датчики и включить специальную программу с мультфильмом. И сказать: если хочешь смотреть, сконцентрируйся. Программа реагирует на бета-ритм, и если концентрация у ребенка ослабляется, возникают помехи. Малышу интересно смотреть мультик — поэтому он пытается сосредоточиться. За 20–30 тренингов у него формируются те структуры в мозгу, которые отвечают за концентрацию, и проблемы пропадают на физиологическом уровне.

Еще один вариант — с бессонницей. При бессоннице человек испытывает психологические перегрузки, и нервная система загоняет себя в такое состояние, когда она уже не может остановиться, сама себе не дает отдохнуть. Мы можем определить это по энцефалограмме — уменьшается активность альфа-ритма. Вернуть человека в нормальное состояние тоже можно с помощью нейрогаджета — человек закрывает глаза, на него надевают датчики, включают ему приятную музыку, которая сама по себе создает расслабленное настроение, и говорят, что по мере того, как он будет расслабляться, музыка будет становиться громче. Это хорошо, и надо стараться сделать ее громче. Человек учится расслабляться и у него пропадают проблемы со сном.

— Подобные гаджеты могли бы пригодиться в обучении медитации.

— По сути, это и есть управляемая медитация. Но с приборами мы не гадаем, правильно ли выполнили упражнение, а точно знаем, как оно сработало и воздействовало на мозг. Но люди, владеющие медитацией, лучше справляются с решением задач при помощи нейрогаджетов.

— Но упражнение на концентрацию/расслабление — все-таки достаточно простое. До чего может дойти прогресс в плане нейрофидбека? На лекции вы рассказывали про попытки сделать нейроуправляемые инвалидные коляски.

— Передвигать предметы «силой мысли» с помощью нейроуправляемых гаджетов реально, но в таких задачах используются более сложные математические методы вычленения определенных паттернов. Это большой челлендж для кибернетиков и физиологов.

А в современных развлекательных гаджетах, где надо, например, «силой мысли» передвигать шарик, траектория предмета обычно меняется в одном измерении: вверх-вниз, влево-вправо. Берется какой-то один показатель, например, концентрация внимания, и отслеживается. По мере того, как человек то расслабляется, то концентрируется, мячик двигается. Кроме того, в таких приборах датчики часто фиксируют не только энцефалограмму, но и миограмму (запись электрических сигналов, полученных в результате мышечных сокращений) с кожи лба, что производители предпочитают не афишировать.

Но у нас на кафедре были попытки разработать программу, позволявшую двигать мячик во все четыре стороны. В целом получилось, но пока результаты не до конца стабильны.

— В России много ученых занимается этой темой?

— К сожалению, не так много, как на Западе. Мы с несколькими коллегами на кафедре психофизиологии МГУ очень интересуемся этим — нейробиологическая обратная связь объединяет теорию и практику, психологию и психофизиологию, и потом, это отличный вариант объединить изучение устройства мозга и функционирования психики. Специалисты кафедры высшей нервной деятельности на биофаке тоже в курсе этих вопросов. Есть хорошие специалисты в Таганроге (они и предоставили нам приборы), в Ростовском университете тоже. И в Новосибирске работает довольно сильная и известная группа ученых, которые занимаются биологической обратной связью. Они успели выйти почти на региональный уровень и начали внедрять приборы, помогающие людям после инфаркта контролировать свое состояние, но потом в университете поменялся начальник и проект перестали поддерживать.

На психфаке психофизиология мало кому интересна, люди в основном хотят копаться в «душе», хотя то, что раньше называлось общей психологией, сейчас активно включается в нейронауку. Но многим психологам неприятно думать, что наша психика во многом связана с нашим организмом. А для биологов-теоретиков это слишком психологическая и прикладная штука. Специалистов мало — именно поэтому мы хотим популяризовывать эту тему и рассказывать о нейробиологической обратной связи всем, кого это может заинтересовать. Мы собираемся выступить посредниками и создать некое общее пространство, внутри которого можно будет общаться и делиться знаниями. Будем налаживать контакты и искать варианты.

— Сейчас многих интересует нейроплаcтичность — способность человеческого мозга развиваться даже во взрослом возрасте. Можно ли при помощи нейрогаджетов заметно прокачать память или логическое мышление?

— Вопрос в том, чтобы точно знать, что происходит в мозгу при выполнении определенных действий. Действительно, когда мы заставляем отдельные структуры мозга больше работать, в них формируется больше синаптических связей, позволяющих успешно выполнять привычную операцию. Поэтому если мы будем знать, как работает память, мы научимся ей управлять.

— А что сейчас остается самой большой загадкой в психофизиологии?

— Во-первых, долговременная память и механизм хранения воспоминаний. Ведь практически не существует молекул настолько долговечных, чтобы сохранять воспоминания в нейронах в течение долгих лет. Во-вторых, сознание и его связь с физиологией. Парадокс философского зомби — что вообще определяет, наделен ли человек сознанием. Эмоции — несмотря на то, что нейробиологи любят строить теории про любовь, до сих пор не очень понятно, как мы переходим от нейрохимии к чувствам. Важен вопрос свободы воли — в 1973 году исследователь из Калифорнийского университета Бенджамин Либет провел эксперимент, показывающий, что действие человека можно предсказать по определенным паттернам работы мозга еще до того, как он примет сознательное решение об этом действии. И, наконец, остается загадкой, как синхронизируются сенсорные системы организма: почему из одной и той же информации можно сделать кучу разных выводов в зависимости от того, на чем мы фокусируемся.

— Есть какая-то функция мозга, которую точно нельзя натренировать с помощью фидбека?

— Например, нельзя вылечить афазию Брока — когда в мозгу нарушаются речевые зоны, человек теряет способность разговаривать. Нейропластичность не бесконечна — есть участки мозга, нарушения в работе которых нельзя скомпенсировать при помощи других участков.

— А можно ли отслеживать воздействие нейромедиаторов? Ведь они тоже управляют нашим поведением.

— Это сложно, потому что уровень, например, серотонина — это косвенный показатель. Не всегда понятно, с чем именно связан низкий уровень нейромедиатора — с тем, что он вообще плохо вырабатывается или с тем, что что-то блокирует его действие.

— Существуют исследования о положительном влиянии нейрофидбека на развитие креативности у музыкантов, танцоров, актеров. Что вы об этом думаете?

— Стимуляцию творческих способностей принято ассоциировать с альфа-ритмом и более низкочастотным тета-ритмом. С ними связаны эмоциональные переживания и гипнологические состояния, и делая во время тренинга акцент именно на них, специалисты пытаются простимулировать креативность. Считается, что усиливать тета-ритмы может и йога. К нам на кафедру недавно обращался преподаватель йоги, просил обследовать своих учеников в процессе медитации — удается ли ему ввести их в это физиологическое состояние. Мы согласились, примерно через неделю получим результаты. Единственная проблема — в определении креативности и ее измерении. Как научно доказать, что творческие способности возросли?

— А насколько сейчас велик спрос на тренинги с нейрофидбеком?

— Мы проводили очень много разных тренингов для организаций. Например, для «ЕЭС России» работали с диспетчерами атомных станций в Сургуте и Пятигорске. А недавно проводили тренинг для чиновников из Администрации президента — показывали, как можно понизить стресс и повысить работоспособность.