Кандидат психологических наук, доцент кафедры психологии, директор Научно-проектного центра когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ» Мария Ситникова рассказала о функциях мозга, интеллекте и достижениях науки в изучении «совершенного компьютера».
Вселенная души, или совершенный компьютер
Мозг человека – наиболее сложная система из всех известных материальных объектов. В мозге человека около ста млрд нейронов, каждый из которых образует около десяти тысяч соединений (синапсов) с другими нейронами. Такие числа у малознакомого с нейробиологией человека вызывают удивление и сомнение в том, что учёные когда-нибудь смогут разгадать все тайны нашего мозга. Некоторые учёные сравнивают мозг с современным суперкомпьютером, в основе которого лежит искусственный интеллект (ИИ). Эти сложные системы объединяет не только большое количество элементарных единиц – нейронов или транзисторов, но и обработка огромного количества информации, включённость элементарных единиц в сложные сетевые связи, передача информации через электрические сигналы.
Деятельность компьютера, как и мозга, включает четыре этапа: кодирование, хранение, анализ данных и выдачу результата. Кроме того, мозг человека и ИИ решают проблемы (или задачи), используя определенные алгоритмы и могут самообучаться в зависимости от данных, полученных из окружающей среды. И есть даже мнение, что суперинтеллект как завершающий этап развития искусственного интеллекта сможет превзойти человека во всех аспектах. Но появление систем такого уровня станет возможным, когда учёные полностью изучат и смоделируют систему функционирования человеческого разума. А ещё отличительными особенностями человеческого мозга или естественного разума являются способность синтезировать новые знания, выявлять неизвестные пока законы и закономерности, принимать решение и действовать вопреки логике, ориентируясь на эмоции, чувства, социальные нормы и предпочтения.
Другие учёные, близкие к философии, сравнивают человеческий мозг со Вселенной. Такая теория базируется на идее, что так же, как Вселенная, наш мозг имеет бесконечное количество взаимосвязей, которые обеспечивают его функционирование. Каждый нейрон, каждый синапс в мозгу – это галактики и звёзды в космосе. Они взаимодействуют между собой, образуя сложную систему, которая подчиняется законам природы. Но эта теоретическая гипотеза сегодня находится на стадии исследований, однако она позволяет задуматься о том, что наш мозг может быть более сложным, чем мы представляем.
За гранью науки
Сегодня нейронауки – это разветвлённый комплекс наук на стыке нейробиологии и психологии, психофизиологии, биофизики, информатики, социологии, химии, инженерии, лингвистики, когнитивных наук, медицины, генетики. Каждая наука вносит свой ценный вклад в общую картину, раскрывающую тайны мозга. Многие из этих тайн раскрыты, в последние десятилетия темп изучения мозга сильно вырос, но тем не менее многое ещё остается неизвестным.
Мозг регулирует все производимые нами во сне и наяву действия: когда смотрим, слушаем, что-то трогаем или пробуем, читаем или пишем, поём или танцуем, думаем в тишине или говорим, любим или ненавидим, ходим или бегаем, планируем или действуем спонтанно, представляем или творим… Поэтому и ответы найти не всегда легко. Но некоторые «находки» позволяют нам сразу перескочить на несколько уровней вперед.
В течение суток мозг синтезирует до 700 новых нейронов
Например, нейропластичность и нейрогенез – это два важных открытия, которые сильно изменили наше представление о мозге. Попробую рассказать коротко и простым языком об этих важных особенностях нашего мозга. Многие слышали фразу «Не нервничай, так как нервные клетки не восстанавливаются». Действительно, каждый день умирает приблизительно 500 тысяч нейронов (основных клеток головного мозга) под влиянием разных факторов, и в среднем за всю жизнь у человека погибает около 20 процентов нейронов при отсутствии патологических процессов. Долгое время считалось, что новые нейроны не появляются. Пока учёные не открыли такое явление, как нейрогенез – то есть «рождение» у взрослых людей новых нейронов, которые могут взять на себя функции тех нейронов, которые в результате болезни или в процессе нашей жизнедеятельности погибли. Сегодня известно, что ежесуточно у нас образуется приблизительно 700 нейронов. Нейропластичность – это способность мозга изменяться, адаптироваться, организовывать новые нейронные связи под воздействием нового опыта. Когда мы узнаем что-то новое, то создаем связи между нейронами. В зависимости от получаемого нами опыта некоторые из таких путей становятся настоящими магистралями, а другие так и остаются тропинками и со временем забываются. Так, любой новый опыт включает новые нейроны и меняет наши знания о чем-то. И именно благодаря этому человек может целеустремленно развивать и улучшать врожденные навыки, таланты и способности, вкладывая усилия в личностный рост, становясь более искусным.
Стресс стрессу рознь
Любой стресс отражается на психике, изменяет работу важнейших систем организма, влияет на высшие мозговые функции. В случае стресса именно структуры мозга реагируют первыми и запускают ответную реакцию, цель которой — адаптация и выживание в сложных условиях. В ответ на воздействие стрессора мозг активирует защитные механизмы, которые меняют работу нервной и эндокринной систем. Стресс бывает разный и не всегда негативный. Иногда последствия стресса благоприятно сказываются на человеке, приводят к важным и нужным изменениям. Краткосрочные адаптивные изменения полезны: они временно улучшают мозговые функции, позволяя быстро реагировать и оперативно принимать решения. Но если говорить о сильном и продолжительном негативном стрессе (называется дистресс), то это другая картина.
Устойчивые изменения в работе мозга, вызванные стрессом, нарушают нормальную работу его отделов, приводят к дисфункции важнейших систем, снижению активности защитных механизмов и истощению резервов организма. Реакцию мозга на стресс определяет предыдущий опыт, поэтому восприятие стресса субъективно и во многом зависит от индивидуальных особенностей конкретного человека. Но зачастую дистресс становится «последней каплей». При стрессе обычно страдают все стороны когнитивной деятельности: мышление, память, внимание, а ещё под удар попадают система принятия решений и социальное взаимодействие.
Зарядка для мозга
Существуют программы регулярных занятий, направленных на поддержание или улучшение когнитивных способностей человека. Ведущее место занимает нейрофитнес или брейн-фитнес. Сегодня это область - самая популярная в практическом применении. Что же такое нейрофитнес? Это научно обоснованная комплексная методика, в основе которой лежит технология нейроуправления и биоуправления (Neurofeedback и Biofeedback). Биологическая обратная связь (БОС) реализуется по принципу «физиологического зеркала», благодаря которому человек получает возможность в буквальном смысле «видеть» и «слышать» тончайшие нюансы изменения своего состояния, проявляющиеся в изменении различных физиологических процессов. Суть БОС-терапии заключается в том, что человек, используя информацию о работе своей функциональной системы, учится управлять ею. Специальные приборы с датчиками, которые регистрируют психофизиологические показатели человека - пульс, потоотделение, температуру тела, ритмы сердца и мозга - отражают текущее состояние человека. Программа преобразовывает сложный сигнал и выводит на экран компьютера эту информацию в простом и понятном не специалисту виде – в виде графика или игрового объекта, музыкального фрагмента, изображения, видеоролика так, что человек видит и понимает, когда «хорошо», а когда «плохо». И старается поддерживать состояние, когда «хорошо», а наш мозг получает сигналы, что надо формировать новые эффективные модели поведения и реагирования на ситуации с участием произвольных и непроизвольных механизмов саморегуляции и самоорганизации.
О результатах исследований, которые проводились в Научно-проектном центре когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ»
Продолжая тему нейрофитнеса, скажу, что в нашем Центре разрабатывается тренажер, который позволит тренировать стрессоустойчивость. Он состоит из гончарного круга, во время работы с которым пользователь сталкивается с раздражающими факторами, и устройств, которые сообщают пользователю об уровне его стресса. Тренажер также можно использовать как элемент тренировочного комплекса по психологической профилактике усталости и переутомления, информационной перегрузке, нервных и психосоматических расстройств, развивающихся из-за стресса, а также как один из способов подготовки к профессиональной деятельности с высоким уровнем нервно-психического напряжения.
А ещё последние два года мы исследуем нейрофизиологические механизмы математической успешности у детей и взрослых. В современном высокотехнологичном обществе математические способности являются необходимой составляющей успешности и имеют большое значение как для каждого конкретного человека, так и для общества в целом. Математическая грамотность людей на уровне общества в значительной степени влияет на науку и технический прогресс, что в конечном итоге имеет решающее значение для развития национальной экономики. В нашем исследовании были выявлены новые интересные данные, которые дополняют мировые исследования, о возрастной гемодинамике (мозговом кровотоке), связанной с активацией нейронов при решении разных математических заданий. В будущем это позволит улучшить образовательные технологии.
Материал подготовил Евгений Толмачёв
