Основы памяти Внутренний мир человека записан в виде нейронных волн

В истории человечества было несколько крупных открытий, связанных с кодами: письменность, атомная структура вещества. Однако это коды внешнего мира. Сейчас наука на пороге открытия внутреннего мира человека. Мысль и творчество – результаты деятельности мозга. Как расшифровать узоры его активности и перевести их на “общедоступный язык”?
С этого и началась наша беседа с доктором биологических наук, профессором, зав. лабораторией когнитивной психофизиологии (познавательных процессов) Института психологии Артуром Лебедевым.

Открытие активности отдельного нейрона (нервной клетки, единицы строения нервной системы) произошло много лет назад. Академик Бехтерева, с лечебной целью погружая электроды в глубь мозга человека, заметила, что с определенными словами и понятиями связаны всплески активности нейронов. Сказал человек два-три раза “стол”, два-три раза появился один и тот же узор из импульсов. Такие узоры стали носить название “мозговых кодов”. Наш мозг содержит примерно 50 миллиардов нейронов. Толщина их не больше волоса. С помощью электродных погружений выяснилось, что нейрон генерирует (вырабатывает) импульсы. Внутри нейрона среда кислая, снаружи – иная. Эта разность потенциалов иногда колеблется, иногда меняется скачками. Колебания отражают жизнь нейрона, его метаболизм (обменный процесс).
– Значит, импульсные узоры нейрона что-то шифруют?
– Да. Ученый мир воспрянул, когда научились записывать импульсы отдельных нейронов. Есть нейроны, чувствительные к быстрому движению, есть – к медленному. Это нейроны-детекторы. Коды можно искать не только в импульсации, но и в колебаниях медленных потенциалов – в волнах электрической активности. Представьте, что вы бросили камень в пруд. Волны отражают особенности камня, его падение, но быстро исчезают. Волны, образующиеся в структурах мозга, не затухают, составляя основу памяти. Это впервые предположил в XVIII веке английский врач Дэвид Гартли. Если образ сильно на вас подействовал, он может пропасть, заместиться другим, но при благоприятном моменте узор из волн восстанавливается вновь. Другими словами, наш внутренний мир записан в виде нейронных волн, их гармонии и согласованности.
Прошло более 200 лет, прежде чем нейронные волны были зарегистрированы воочию. Как только появился первый ламповый усилитель, немецкий психиатр Ганс Бергер сумел записать эти слабые электрические волны мозга и предположил, что они характеризуют состояние психики. У здорового человека – один их набор, у больного – иной. Частота альфа-ритма, основного для человека, 10 Гц. Вы записываете электроэнцефалограмму и, допустим, резко хлопаете в ладоши. Внимание человека отвлечено, и видно, как исчезают волны. Происходит депрессия альфа-ритма. Так ученый впервые доказал, что электрические волны имеют отношение к психике.
В России один из первых энцефалографов разработан моим учителем, академиком Михаилом Ливановым. В Институте мозга еще в довоенные годы он наблюдал скачкообразные изменения частоты волн. На опыте это выглядит так: ритмично включаются вспышки света, в такт им ритмично колеблются волны. Реакция навязывания ритма. Начнем медленно изменять частоту вспышек, делать интервалы между ними больше и больше. Казалось бы, волны должны следовать плавно за каждой вспышкой. Ничего подобного. Волны следуют скачкообразно. Идут группой с одной частотой, скачок, и уже с другой частотой. Почему? В электрических волнах есть порядок, одна длина волны отличается от другой скачком примерно на 10 % от периода волны. Если разница между волнами меньше этой цифры, они склеиваются, затягиваются в единый ритм, больше – остаются независимыми. И в этом ключ к кодам памяти.
– Волны связаны с импульсацией?
– В сущности это один и тот же мир, просто два разных способа писания. Вместе с В.Луцким, И.Мышкиным и В.Майоровым мы выразили найденную связь в системе нелинейных дифференциальных уравнений.
– Чем вызваны импульсы?
– Все до единой клетки, даже растительные, генерируют импульсы. В момент деления оболочка клетки нарушается, и начинается смешение зарядов, положительных и отрицательных. Нейроны произошли из самой быстроделящейся ткани – эктодермы, но они утратили способность делиться. Сколько мы живем, столько и нейроны. Так в чем же дело? Я предположил, что нейрон всегда находится словно бы в готовности разделиться, однако вместо “родов” и импульсации усиленно выбрасывает отработанные вещества и поглощает новые, возвращаясь в исходное состояние. Чтобы жить, он вынужден генерировать импульсы. Стоит прекратить генерацию, и он погибнет. Нейроны работают, как ритмоводители, более или менее регулярно порождая импульсы. Те в свою очередь возбуждают или тормозят деятельность других нейронов. Образуются ансамбли, пульсирующие, подобно сердцу. По расчетам, может существовать до полумиллиарда таких волновых узоров. Каждый узор – отдельное “нейронное слово”, образ восприятия или памяти, программа действия. По особенностям узора удалось впервые предсказать и затем проверить в опытах такие характеристики человека, как объем его оперативной и долговременной памяти, скорость извлечения сведений из памяти, скорость принятия решений. В простые алгебраические уравнения восприятия памяти, выражающие новые закономерности познавательных процессов, вошли две константы – Бергера и Ливанова. Психология стала точной наукой наряду с физикой и химией. Какое значение имеет волновая теория? Сейчас разрабатывается новое поколение компьютеров – нейрокомпьютеры. Машины, способные понимать и обобщать. Если информация запоминается в виде волн, если образы, тоже записанные в виде волн, могут взаимодействовать друг с другом, то машины, по аналогии с человеком, будут готовы к творчеству, к созданию проектов, принятию решений. Это новый уровень развития общества. Искусственный интеллект, если его удастся создать, поможет избежать бессмысленных действий.
– Помимо фантастических проектов, есть реальные результаты?
– Если нейронные волны действительно связаны с психикой, то возможна их связь и с особенностями личности, с поведением человека. В психологии это направление называется дифференциальным. Например, один ребенок все хватает на лету, другой с трудом вникает в решение задачи. Мы записали электроэнцефалограммы (ЭЭГ) нескольких сот детей из разных школ России вместе с О.Артеменко и А.Маркиной. Океан мозговых волн превратили в параметры (их набралось около 300) и связали их со школьными оценками. Компьютер вывел те признаки волн, что свойственны хорошо успевающим ученикам. Их целая комбинация. По одному признаку нельзя точно определить одаренность ребенка. Сейчас мы вместе с Т.Князевой и О.Базановой приступили к поиску объективных показателей музыкальной одаренности, а также других психологических особенностей, обеспечивающих достижение профессионализма в разных сферах человеческой деятельности. Наши разработки в настоящее время используются в работе психологов МВД. Электроэнцефалограмма позволяет выставлять более точные неврологические диагнозы (над этим работает И.Шеховцов). Планируется также создание объективных критериев для оценки склонности человека к наркомании.
Наталья АЛЕКСЮТИНА