В субботу в Минск приезжала Ася Казанцева, которая занимается научной журналистикой. Мы встретились с ней накануне лекции про обучение и память и поговорили о том, как учится наш мозг и как он делает выбор, почему мы стремимся подражать окружающим и почему ругать людей – это плохо. Очень плохо.
ася казанцева
занимается научной журналистикой и недавно закончила магистратуру по когнитивным наукам
Обучение – это про все новое, что с нами происходит?
И что вообще можно считать обучением?
– Я не стала бы здесь ставить человека в пассивную роль. Обучение – это не то, что «с нами происходит». Большую часть вещей, которые происходят, мы вообще не успеваем осознать и запомнить; мозг здорово умеет отфильтровывать неважную информацию. А обучаемся мы, как правило, тому, на что осознанно обратили внимание, тому, что наш мозг переработал и освоил.
В экспериментальной психологии до сих пор применяется старинное бихевиористское определение: обучение – это изменение поведения в результате освоения новой информации. Современная экспериментальная психология в значительной степени наследница бихевиоризма. Это направление в психологии воинствующим образом не интересовалось нейробиологией. Бихевиористы говорили: «Мы не знаем, что в мозге. Мы его рассматриваем как черный ящик, даем ему какой-то стимул, он выдает реакцию. Нас пока вообще не интересует, что там внутри. Нас интересует, как стимулы соотносятся с реакциями».
Они определяли обучение как то, что изменило поведение, потому что это был единственный в их научной парадигме способ заявить, что обучение произошло. На самом деле это хорошее определение, которое до сих пор широко применяется, потому что оно применимо к обучению на самых разных уровнях.
Например, вы можете быть студентом, который сначала ничего не знал, потом прочитал книгу Канта, узнал, что есть звездное небо над головой и нравственный закон внутри него, пошел на экзамен, ответил и получил 5. И это означает, что у него, пока он читал книжку, произошло обучение, потому что изменилось поведение.
Но мы можем применить то же самое определение к морской улиточке. Она ничего не боится, когда ползет среди водорослей. Если вы просто задеваете ее палочкой за сифон, то она в таком случае не будет бояться и не втянет жабры, потому что ей нужно ими дышать. Но можно сделать так, чтобы улиточка вся была на нервах: ударить ее током в хвостик. После этого она будет нервничать и потом даже от самого слабого прикосновения втянет жабры. Когда вы ударили ее током в хвостик, у нее тоже произошло обучение – поведение изменилось.
Более того, вы можете рассматривать обучение на уровне системы буквально из двух нейронов и одной связи (синапса) между ними. Можно просто в пробирке завести два нейрона: аккуратно разбираете улиточку, достаете из нее нейроны и помещаете в пробирку. У улитки мало нейронов, они крупные – с ними проще работать. И даже если выделять систему из двух нейронов, мы можем пропустить через нее два электрических импульса подряд, и после этого на некоторое время у синапса временно увеличится проводимость. И это, в общем-то, тоже изменение поведения в результате обучения, просто уже на совсем микроскопическом уровне.
С точки зрения нейробиологии сегодня более-менее общепризнано, что обучение – это изменение нейронов, задействованных в обработке той или иной информации. На сегодняшний день благодаря в первую очередь опытам нобелевского лауреата Канделя с улиточками стало понятно, что кратковременная память – это усиление проводимости синапсов, а долговременная память – анатомическое изменение нейронов, рост новых синапсов между нейронами, образование новых нейронных сетей.
То есть мозг действительно постоянно меняется. Если мы представим себе необученный мозг – хотя где же такой найти? – то это как будто поле, заросшее травой, на котором вы можете пойти в любую сторону – вам будет одинаково легко. А обучение в этом смысле на физическом уровне похоже на протаптывание тропинок. Если в каком-то направлении постоянно гонять импульсы, то им по этому направлению с каждым разом становится все проще и проще проходить. Сначала протаптываете тропинку, потом грунтовую дорогу, потом трехполосное шоссе.
Можно ли сказать, что мы также учимся через подражание другим людям?
Конечно. В экспериментальной психологии есть много исследований о том, что мы стремимся подражать окружающим. В этом есть эволюционный смысл: если в непонятной ситуации вы не знаете, что делать, то имеет смысл делать то, что делают другие. Раз они это делают и все еще живы, то, скорее всего, это оправданное поведение в данной ситуации.
Более того, нам бывает очень сложно идти против мнения большинства. Это показывает знаменитый эксперимент Соломона Эша про длину линий. Если вокруг вас все говорят, что именно эта линия длиннее, чем все остальные, то вам ужасно сложно с этим не согласиться, даже если вы четко видите, что это не так, и если бы вы были в одиночестве, то дали бы правильный ответ. То есть в целом мы предрасположены к тому, чтобы соглашаться с окружающими. Скорее всего, это не только «воспитанная» история, но и некоторая наша врожденная склонность.
Мы хорошо расположены к тому, чтобы учиться через имитацию, нам в принципе легко повторять действия других людей. У нас есть зеркальные нейроны, которые активируются либо тогда, когда мы сами совершаем действие, либо тогда, когда другой человек на наших глазах совершает такое же действие. Они, по-видимому, задействованы как в обучении с помощью имитации, так и в распознавании эмоционального состояния других людей – его мы довольно легко считываем. Большинство из нас в этом профессионалы. Это то, благодаря чему мы можем потреблять искусство: можем волноваться, когда смотрим кино, переживать за героев.
Эту гору знаний о человеческом мозге психологи и биологи копают с двух сторон
При этом, конечно, тут все еще есть разрыв между нейробиологическими и психологическими исследованиями. Если вы экспериментальный психолог, вы можете изучать довольно сложное поведение, но не знаете, что происходит в мозге. Если вы хотите изучать мозг, класть человека в томограф или действовать на него с помощью транскраниальной стимуляции, то в такой экспериментальной парадигме вы вынуждены давать ему очень простые задания, чтобы они выполнялись одинаково разными испытуемыми.
Вы можете смотреть, как активируются зеркальные нейроны, когда человек выполняет простое хватательное движение, но не можете посмотреть, как они работают, когда он подражает окружающим, например перенимая их суждения относительно каких-то политических вопросов, – потому что при этом в мозге работает еще слишком много всего, причем по-разному у разных испытуемых. Вот эту гору знаний о человеческом мозге психологи и биологи копают с двух сторон, постепенно приближаются друг к другу, перестукиваются через стенку, но работы еще много.
Как мы делаем выбор? И как научиться делать рациональный выбор?
Думаю, мозг всегда считает, что он сделал лучший выбор из возможных. Другой вопрос, что мозг неоднороден, в нем есть много отделов, которые в прямом смысле соревнуются друг с другом, когда вы принимаете решения. Скажем, амигдала (миндалевидное тело) оценивает недостатки того выбора, который вы собираетесь сделать, и чем больше минусов она видит, тем громче голосит. Прилежащее ядро рассматривает плюсы и посылает интенсивные сигналы, если решение ему нравится. Лобная кора взвешивает альтернативы и принимает итоговое решение в зависимости от того, кто из них кого перекричал. Иногда она же потом может быть этим решением недовольна – если, допустим, победило прилежащее ядро и вы потратили кучу денег на вкусный десерт, после которого потом в джинсы не влезаете.
Про это есть настоящие нейроэкономические эксперименты, в которых этот процесс принятия решений можно наблюдать прямо в томографе. В каком-то смысле они ставят под вопрос свободу воли: можно предсказать решение еще до того, как человек его осознал, просто в зависимости от того, какой подкорковый отдел мозга голосил громче. Но понятно, что в таких экспериментах используются простые стимулы с четкими плюсами и минусами, а в реальной жизни все сложнее. Этими тремя игроками дело не ограничивается.
Мы живем во власти иллюзии, что ведем себя логично и последовательно
Кроме амигдалы и прилежащего ядра, лобная кора может обратиться еще и к памяти: какие решения мы принимали в прошлый раз и хорошо или плохо это закончилось; она может обратиться к социальному контексту – посмотреть, как принимают решения люди вокруг нас. В мозге много разных отделов, и они обрабатывают разные стороны принятия решения. Итоговое принимаемое решение – это компромисс между многими противоборствующими силами, как в демократии. Не всегда можно повлиять на то, какое решение человек примет, но подобные эксперименты тоже проводятся. Можно, например, усилить или подавить активность некоторых областей с помощью транскраниальной магнитной стимуляции.
Мы живем во власти иллюзии, что мы ведем себя логично и последовательно и наши решения хорошо обоснованы. Но последовательность, скорее, обратная: сначала решили, потом обосновали.
Мозг что-то решил еще до того, как мы совершили действие?
Вот это разделение на «мозг» и «нас» бывает очень удобным для популяризаторских задач, но в принципе, конечно, «мы» – это некоторая производная функция мозга, результат суммирования активности разных его отделов. И да, осознание решения действительно происходит после того, как оно где-то в мозге уже было принято. Другой вопрос в том, что принято оно, по сути, все равно нами. Почему мы считаем, что дорсолатеральная префронтальная кора – это мы, а амигдала – это не мы, прилежащее ядро – не мы? За что дискриминируется прилежащее ядро?
Это одна из самых важных вещей, которые интересно понимать про мозг: в нем действительно нет единства мнений. Мы склонны считать, что приняли решение всем своим существом. Но если положить человека в томограф и посмотреть на процессы обработки любой информации, на принятие любых решений, то выясняется, что там постоянно происходит конкуренция между разными отделами. Одни отделы рассматривают аргументы в пользу одного, а другие – в пользу противоположного. И мозг принимает суммарное итоговое решение просто на основании того, кто громче голосил.
Это удобно иллюстрировать с помощью оптических иллюзий. Обычно наш мозг оценивает форму объектов на основании того, как там распределены свет и тень. Если вы возьмете кастрюлю и посмотрите на нее с вогнутой, изнаночной стороны, то увидите, что дно кастрюли затемнено, и поймете, что кастрюля обращена к вам изнанкой. Но парадоксальным образом это перестает работать, если мы посмотрим на такой же вогнутый объект в форме человеческого лица.
То есть если мы возьмем пластиковую маску, повернем к себе тыльной стороной, то обнаружим, что все равно видим объемное, выпуклое лицо. И это довольно яркий пример того, как в мозге конфликтуют разные его отделы. Потому что, с одной стороны, у нас есть сигнал от зрительной коры, которая говорит: «Слушай, здесь такое распределение света и тени, что я думаю, что это вогнутый объект». Но, с другой стороны, у нас поступают сигналы от высших отделов мозга, от внутритеменной борозды, нижней лобной извилины и других ассоциативных областей, которые говорят: «Это же лицо! А если это лицо, то оно очевидно выпуклое, потому что мы видели в своей жизни миллионы лиц, и они все были выпуклыми. Поэтому не дури мне голову, здесь, может быть, как-то странно легла тень, но это точно выпуклое лицо».
Глядя на эту картинку, большинство людей не способны увидеть вогнутую маску, они видят именно выпуклое лицо. Интересно, что при некоторых психических заболеваниях, например при шизофрении, этот процесс может нарушаться. Люди с шизофренией довольно часто способны увидеть вогнутую маску именно такой, какая она есть. Это можно изучать прямо в томографе. Это происходит потому, что у них подавлены вот эти нисходящие информационные потоки, высшие отделы мозга не так интенсивно навязывают свой взгляд на вещи. Пациенты способны противостоять иллюзии, потому что сигналы от высших контролирующих отделов мозга у них более слабые и они способны видеть ситуацию такой, какая она есть на самом деле.
А как ведет себя мозг при других психических расстройствах? Например, ОКР или деменции?
Все психические расстройства очень разные. В общем случае речь идет о том, что какие-то отделы мозга начинают работать слишком интенсивно, и появляется не уместная в данных условиях активность; или, наоборот, стали работать слишком слабо и не слышны в той системе сдержек и противовесов, которую в норме представляет собой мозг. И от этого наши решения оказываются несбалансированными и неполноценными, не отвечающими ситуации. Любое психическое заболевание – это крайнее проявление каких-то процессов, которые происходят и в здоровом мозге, но не так сильно в нем выражены.
Допустим, в случае ОКР мы хотим выполнять нормальные действия, но хотим этого слишком сильно. Это связывают с повышенной активностью некоторых отделов мозга, например передней поясной коры. Если человек страдает от ОКР, не поддающегося медикаментозному лечению, то ему можно помочь с помощью хирургической операции. В некоторых случаях делают так: перерезают проводящие пути, связывающие переднюю поясную кору с другими отделами мозга, и это позволяет подавить сигналы, заставляющие вас, допустим, непрерывно мыть руки.
Что касается деменции, то она стоит немного особняком, в том смысле что это не специфическое поражение, просто речь идет о том, что нейроны к старости или из-за каких-то токсических факторов постепенно начинают погибать. Это приводит к тому, что мозг со временем все хуже и хуже начинает справляться со своими функциями. В большей или меньшей степени деменция угрожает всем, кто до нее доживет.
Движение само по себе способствует росту новых нейронных связей
Но, по-видимому, ее развитие можно замедлить: с одной стороны, благодаря постоянной интеллектуальной деятельности, с другой стороны, благодаря здоровому образу жизни, в том числе физической активности. Потому что движение само по себе серьезно способствует росту новых нейронных связей – есть ряд биохимических механизмов, которые с этим связаны. И поэтому люди, которые двигаются и занимаются интеллектуальной деятельностью, меньше подвержены развитию деменции и у них больше шансов до нее не дожить. Какие-то нейроны у них все равно гибнут, но при этом сети между ними более сложные и чаще дублируют друг друга.
Представьте, что вам, для того чтобы добраться из Минска в Калининград, нужно лететь через Москву. Вы всегда так летали, но потом однажды на Москву упала атомная бомба. Получается, что в новых условиях вы больше не сможете добраться до Калининграда. Но если при этом вы много путешествовали, то сможете найти какие-то альтернативные способы – скажем, через Варшаву. В ходе своей деятельности мы постоянно выращиваем в мозге новые связи между разными отделами, и это работает как страховочная сеть. Какие-то нейроны все равно погибают, но ущерб для интеллекта оказывается меньше.
Это правда, что существует лекарство, которое может избавить человека от чувства страха?
Думаю, что на легальном рынке нет лекарств, способных полностью «выключить» страх. Но есть препараты, которые действительно способны временно подавить проведение нервных импульсов в амигдале. Если принять их одновременно с переживанием страха, то информация о нем хуже запишется, и в следующий раз вы будете испытывать менее сильные эмоции. Это сейчас интенсивно изучается в связи с лечением фобий.
Абсолютного избавления от всех страхов сразу можно достичь, если амигдалу вот прямо физически разрушить. Но таких вещей, конечно, с людьми никто целенаправленно не делает. В рамках опыта можно разрушить амигдалу мыши или обезьяне, и они действительно после этого не будут бояться змей, кошек или того, чего они в принципе склонны бояться.
Но у людей есть редкое генетическое заболевание, болезнь Урбаха-Вите, при которой некоторые кровеносные сосуды в мозге отвердевают, и прилегающие к ним участки мозга гибнут. К счастью, эта проблема не затрагивает весь мозг – в этом случае человек бы умер. Поражаются отдельные участки, часто как раз амигдала. Науке известны несколько десятков людей с таким синдромом, у которых амигдала оказалась разрушена.
Был подробно описан случай пациентки С. М., у которой была разрушена амигдала, но был сохранен весь остальной мозг. Однажды она шла вечером через парк, у нее было хорошее настроение, из соседней церкви доносилась музыка. А на скамейке в парке сидел человек, который показался ей пребывающим в состоянии наркотического опьянения. Он ее к себе поманил. Она подошла. Человек схватил ее за рубашку и стал угрожать ножом. А она была в этот момент в возвышенном настроении, потому что слушала церковное пение. Она говорит: «Ты можешь меня убить, но тебе придется разбираться с ангелами моего бога». Он офигел, отпустил ее, и она спокойно пошла дальше своей дорогой. На следующий день точно так же спокойно шла вечером через этот парк, не восприняв ту ситуацию как опасную. И вообще, исследователи пытались ее пугать разными способами. Они водили ее в парк развлечений и ужасов, где она в результате сама напугала актера-монстра. Показывали ей страшные фильмы, которые здоровые испытуемые оценивали на 9 баллов из 10 по шкале страха, а она хорошо если оценивала их на 1 балл.
Но дальше, когда эту пациентку стали изучать более тщательно, исследователям все-таки удалось найти один способ для того, чтобы вызвать у нее паническую атаку. Ей дали вдохнуть воздух с большим количеством углекислого газа, то есть сделали так, чтобы она задыхалась. У мозга есть очень много областей, с помощью которых он может почувствовать, что в крови слишком много углекислого газа, что человек задыхается, и, как выяснилось, этих областей достаточно для того, чтобы вызвать все положенные вегетативные компоненты страха, вызвать настоящую паническую атаку. Причем если здоровым испытуемым, с которыми уже был такой опыт, это описать, то они начинают бояться заранее, когда им еще только надевают маску для вдоха. С. М. не начинает бояться заранее, но зато она резко начинает бояться в тот момент, когда уже вдохнула углекислый газ. И, хотя мы многие годы думали, что амигдала нужна для того, чтобы бояться, по-видимому, она нужна для того, чтобы оценивать угрозы из внешнего мира. Видимо, в мозге есть и другие структуры для того, чтобы ими бояться. Без амигдалы вы не можете испугаться чего-то внешнего типа маньяка или фильма ужасов. Но если у вас объективные физиологические изменения в составе крови, то это может вызвать панику независимо от того, есть у вас амигдала или нет. То есть в мозге есть много страховочных систем для того, чтобы все-таки испугаться.
И где такому учат в ближайшем зарубежье?
О, я могу долго об этом говорить, я очень большой фанат и патриот Вышки. Это идеальный университет, рай для рационалиста. В нем абсолютно все устроено разумно, а если что-то вдруг устроено неразумно, то на это можно нажаловаться и они подумают, как сделать лучше. Особенно ярко это проявляется, конечно, в магистратуре Cognitive Sciences And Technologies, которую я только что окончила (и уже сильно по ней скучаю), потому что ее еще и сделали нейробиологи.
Во-первых, она англоязычная. Это очень важно, даже не столько потому, что позволяет привлекать иностранных преподавателей и студентов, а в первую очередь потому, что, если человек предполагает дальше заниматься наукой, как большинство моих однокурсников, то без английского языка ему точно не обойтись, так что пусть сразу привыкает. Во-вторых, как и во всей Вышке, там накопительная система оценок, то есть, когда вы идете на экзамен, от экзамена уже почти ничего не зависит, оцениваются все ваши промежуточные результаты. В этом есть огромный смысл именно с точки зрения нейробиологии: учиться нужно равномерно, потому что только так физически возможно перевести информацию в долговременную память, вырастить себе для нее новые нейронные связи. В-третьих, была масса забавных мелочей, связанных как раз с когнитивными науками: ну, допустим, в сентябре преподаватели первого курса стараются как-то более или менее одинаково одеваться на всех занятиях.
Один всегда в клетчатых рубашках, второй всегда в джинсах и свитерах с V-образным вырезом, третий носит жилетку. Это очень помогает их запомнить. А главное – у нас ни разу за два года не было первой пары, а вторая была довольно редко. Потому что если вы нейробиолог, то понимаете, что сон нужен для консолидации памяти и что нет более бессмысленного занятия на свете, чем учить чему-то не высыпающихся людей. Когда нейробиологи придут к власти, мы вообще отменим первые пары везде. Так что голосуйте за нейробиологов, если у вас будет такая возможность.
Ошибки – это сырье для мозгового штурма
В Вышке фантастическая концентрация людей, которые любят свою работу. Вообще, крутость любого места определяется тем, насколько много там людей, которым нравится то, что они делают. Наши преподаватели постоянно транслировали эту эмоцию. По ним было очень хорошо видно, что они, во-первых, уверены (и небезосновательно!), что рассказывают нам страшно интересные вещи, а во-вторых, рады, что мы пришли об этих прекрасных вещах послушать. Это создает очень продуктивную поддерживающую среду.
Лично у меня еще был очень классный научный руководитель, профессор Маттео Феурра. Он видит свою основную педагогическую задачу в том, чтобы хвалить студентов. Находить, за что их можно похвалить, и это в них поддерживать. Это очень важно. Мне вообще кажется, что ругать людей – это величайшая педагогическая ошибка. Ничего хорошего нельзя добиться с помощью ругани, особенно в том случае, когда речь идет не про механическую работу. Если хвалить людей, то у них включается креативное мышление, притупляется страх ошибиться. А страх ошибиться – это тормоз любой конструктивной творческой деятельности. В ней ошибаться нормально. Плохо, когда вы эти ошибки публикуете, не замечая, и несете в массы, но ошибки – это сырье для мозгового штурма, в результате которого появляется много разных нелепых идей, и иногда среди них находится полезная идея. Без этого вообще не получится придумать ничего нового. Все новое формируется именно тогда, когда вы тыкаетесь то в один угол, то в другой. Но вы готовы это делать только в том случае, когда встречаете поддержку, находитесь в доброжелательной среде.
Для науки правда нужно, чтобы людям нравилось то, что они делают. Это принципиально важно для любой творческой деятельности, к которой относится и наука. Вы не можете быть творческим человеком из-под палки, это невозможно. Культура похвалы играет огромную роль при развитии любого творческого навыка. При этом она очень мало укоренена в нашей отечественной педагогической практике. Я склонна думать, что это одна из самых серьезных проблем нашего образования.
Перепечатка материалов CityDog.by возможна только с письменного разрешения редакции. Подробности здесь.
Фото: Алексей Тарарай, newopticalillusions.com.