Приходилось ли вам когда-нибудь задумываться, почему одни и те же ситуации вызывают у разных людей разные эмоции, когда для вас все кажется однозначным? Почему эмоции и логика не всегда дружат, и даже когда мозг вполне отчетливо говорит одно, вы все равно чувствуете нечто другое? И, в принципе, существуют ли какие-то «правильные» или «эталонные» психологические реакции на те или иные ситуации, события и обстоятельства?
Этими вопросами на протяжении столетий постоянно задаются лучшие умы человечества, и, нужно заметить, человечество потихоньку продвигается в направлении поиска истины. Вы тоже можете узнать о мыслительных процессах больше, если пройдете нашу программу «Когнитивистика». А сейчас предлагаем познакомиться с науками, которые предметно занимаются изучением психических, мыслительных и прочих связанных с высшей нервной деятельностью процессов. Наша сегодняшняя статья посвящена нейронауке.
Что такое нейронаука?
Нейронаука или, если сказать точнее, нейронауки – это междисциплинарная область знания, находящаяся на стыке наук, изучающих нейронные процессы в самых разных аспектах и проявлениях.
На всякий случай напомним, что нейроны – это электрически возбудимые клетки, с помощью которых передается и обрабатывается информация, а также обеспечивается хранение информации. В сегодняшней статье нам также понадобится вспомнить, что такое аксоны – отростки нервных клеток, которые идут к различным органам и другим клеткам.
На сегодняшний день насчитывается порядка двух десятков наук, так или иначе изучающих нейронные процессы. Чтобы дальше было проще понимать, о чем речь, перечислим и вкратце опишем, что входит в этот «тесный круг» нейронаук.
Основные направления в развитии нейронауки:
- Нейробиология – изучает биологические основы функционирования нервной системы.
- Когнитивная нейронаука – направление в нейробиологии, которое изучает взаимосвязи функций головного мозга с поведением и когнитивными процессами.
- Вычислительная нейробиология – изучает математические закономерности биологических аспектов функционирования нервной системы и поведения человека.
- Нейрофизиология – изучает физиологические основы функционирования нервной системы.
- Нейроморфология – изучает форму и структуру нервной системы.
- Нейропсихология – изучает мозговую организацию высших психических функций и их взаимосвязь с поведением.
- Нейроинженерия – изучает возможности восстановления или замены элементов нервной системы.
- Нейролингвистика – изучает нейронную основу лингвистических процессов.
- Нейроэтология – изучает переход реакций на биологические раздражители в естественное поведение.
- Нейроэвристика – изучает процессы в структурах головного мозга с точки зрения взаимовлияния генетических факторов и социальной среды.
- Социальная нейронаука – изучает нейронные процессы, предопределяющие социальное проведение.
Это, повторимся, лишь основные направления в развитии нейронауки. Существуют и гораздо менее известные и более экзотические области наподобие нейротеологии, которая изучает влияние религиозного опыта на мозговую и нервную деятельность. Или, допустим, культурная нейронаука, которая занимается выявлением различий в нервно-психических процессах у представителей разных культур.
Кроме того, очень тесно связаны между собой нейронаука и медицина. Так, нейрохирургия занимается оперативным лечением заболеваний и травм головного и спинного мозга. Психиатрия и нейронауки немыслимы друг без друга, потому что для понимания природы отклонений в поведении человека и назначения правильного лечения нужно, прежде всего, понимать закономерности нервно-психических процессов.
Заметим, что все это многообразие нейронаук появилось за сравнительно короткий по историческим меркам промежуток времени. Наблюдается некая «скачкообразность» процесса, когда веками и тысячелетиями накапливавшиеся знания дали толчок качественным изменениям в процессе познания работы мозга и нервной системы. В общем, приглашаем совершить небольшой исторический экскурс по основным вехам развития нейронауки.
История нейронауки
Мы уже начали говорить о том, что мыслительные, нервно-психические и поведенческие реакции человека привлекали внимание исследователей с самых давних времен. Задолго до нашей эры были попытки составить описание того, как работает нервная система. Свой вклад в понимание структуры мыслительных процессов внесли Гиппократ, Аристотель, Платон, Эмпедокл, Авиценна, Андреас Везалий и другие мыслители прошлых тысячелетий.
Поэтому историки науки часто пытаются начать отсчет истории нейронауки с древнейших времен и включить туда все исследования нервной системы, мозга, анатомии и физиологии нервных процессов. В таком контексте история нейронауки более похожа на подраздел истории медицины. Во многом это справедливо, потому что для понимания поведенческих реакций важно знание нюансов работы мозга.
Переломным моментов в развитии нейронауки как таковой можно считать середину 20 века, когда американский невролог Вернон Маунткасл (1918-2015) совершил настоящий прорыв, открыв модульную организацию коры головного мозга, закономерности строения кортикального модуля и то обстоятельство, что группы нейронов внутри него «отвечают» за те или иные процессы, имея свою «специализацию».
Все дальнейшие исследования мозга, так или иначе, основываются на выявленных Верноном Маунткаслом закономерностях. Наиболее подробно это открытие описано в книге «Разумный мозг», изданной Маунткаслом в соавторстве с американским иммунологом и нейрофизиологом, лауреатом Нобелевской премии Джералдом Морисом Эдельманом [Дж. Эдельман, В. Маунткасл, 1981].
Впервые термин «нейронаука» был использован в 1962 году в «Программе нейронаучных исследований» Массачусетского Технологического института, которую возглавил профессор этого заведения Фрэнсис О. Шмитт. Тогда же, в 60-е годы 20 века, нейронаука была официально признана академической дисциплиной.
Научно-техническая революция второй половины 20 века, затронувшая все без исключения сферы, сделала возможным расчленение сложных процессов, происходящих в нейронах, на составляющие. Таким образом, область наблюдаемых процессов очень сильно расширилась, что позволило, без преувеличения, «заглянуть» в недра мозга и глубины подсознания так глубоко, как не удавалось никогда до этого.
При всем многообразии направлений исследований и составляющих нейронауки начало вырисовываться общее понимание того, чем же должна заниматься нейронаука, что должно быть главной целью исследований. Впервые наиболее четко цели и задачи нейронауки в целом и нейробиологии в частности были сформулированы в учебнике Principles of Neural Science («Принципы нейронауки»), изданном в 1981 году и впоследствии многократно дополненном [E. Kandel, J. Schwartz, T. Jessel, 2000].
Над изданием работал американский психиатр, нейробиолог и биохимик, лауреат Нобелевской премии 2000 года Эрик Ричард Кандел в соавторстве с коллегами-нейробиологами Джеффри Шварцем и Томасом Джесселом. В качестве основной задачи нейроронауки было заявлено изучение поведения в контексте мозговой активности и процессов, происходящих в структурах мозга. Как именно мозг управляет миллионами нервных клеток, как формирует то или иное поведение поведение, как на эти клетки влияет окружающая среда?
Авторы пытаются найти ответы на эти вопросы и подчеркивают, что настоящим вызовом для науки является понимание биологических основ сознания и когнитивных процессов, посредством которых люди чувствуют, учатся, действуют, запоминают [E. Kandel, J. Schwartz, T. Jessel, 2000]. В целом, историю развития нейронауки можно рассматривать, как попытку решить три главные задачи:
- Насколько независимы друг от друга мозг и психика или же их нужно рассматривать исключительно как единое целое?
- Насколько независимы группы нейронов в контексте своей «специализации» и могут ли они работать, как единое целое, все вместе?
- Является ли сознание исключительно продуктом деятельности мозга и можно ли объяснить работу сознания только работой нейронов?
Чтобы изучить историю нейронауки подробно, нам бы потребовалось рассмотреть по отдельности историю каждой из двух десятков наук, входящих в пул нейронаук. Однако практически для любого из этих направлений важной вехой стало открытие Института мозга человека в Санкт-Петербурге в 1990 году. Институт мозга входит в структуру Российской академии наук и объединяет 8 лабораторий.
Помимо этого, институты нейронауки открываются в различных учебных заведениях. Так, в 2014 году был открыт Институт нейронаук и когнитивных исследований МГГУ имени М. А. Шолохова. В 2018 году Институт когнитивных нейронаук открылся в Высшей школе экономики. В 2021 году – научно-исследовательский институт нейронаук при СамГМУ (Самара).
Отрадно, что в России проблемы науки волнуют не только научную общественность, но и бизнес, который готов вкладываться в перспективные разработки. Так, в 2019 году была презентована «Лаборатория нейронаук Сбербанка» [Сбербанк, 2019]. Сегодня научный руководитель «Лаборатории нейронаук» Андрей Курпатов активно популяризирует нейронауку, а в своей онлайн-лекции рассказал, как меняются мозг и психика человека под действием окружающего информационного поля [А. Зиновьева, 2021].
Так вкратце выглядят основные вехи на пути развития нейронауки. Всем, кто хотел бы изучить эту тему подробнее, можно рекомендовать специальное издание «Мозг. Иллюстрированная история нейронауки» – книга, написанная популяризатором науки Томом Джексоном, объясняет сложные вещи простым языком, понятным для большинства одолевших программу средней школы людей [Т. Джексон, 2017].
Отдельной темой является нейрообразование и подготовка специалистов в этой области. Весьма подробно ситуация в этой сфере описана в статье «Этапы становления и тенденции развития нейрообразования в мире» [С. Дудко, 2020]. Эта тема актуальна еще и потому, что нейронаука имеет не только направления, но и уровни развития. И, конечно, на каждом уровне нужна своя специализация, определенные специальные знания и направления научного поиска.
Итак, на каких же уровнях развивается нейронаука?
Уровни развития нейронауки
Нейронаука развивается от молекулярного и клеточного уровня до системного и когнитивного уровня. Рассмотрим, как же нейронаука проходит все эти уровни.
Молекулярный уровень
На молекулярном уровне нейронаука изучает механизмы передачи сигналов нейронами и аксонами, развитие нейронов, а еще то, как генетика и приобретаемый опыт влияют на функции нейронов и как это все вместе влияет на поведение человека.
Клеточный уровень
На клеточном уровне нейронаука изучает физиологические и электрохимические аспекты обработки и передачи информации нейронами и аксонами.
Системный уровень
На системном уровне нейронаука изучает анатомические и физиологические основы рефлексов, сенсорной интеграции, координации движений, эмоциональных ответов, когнитивных способностей.
Когнитивный уровень
На когнитивном уровне нейронаука изучает взаимосвязь нервной системы и функции познания. Современная измерительная аппаратура приблизила нас к тому, чтобы человеческое познание и эмоции можно было нанести, условно говоря, «на карту нервной схемы».
Для чего нужно это разделение на уровни развития нейронауки? Имеет ли нейронаука преимущественно фундаментальное значение или же прикладные аспекты тоже имеют дальнейшие перспективы развития? Давайте поговорим и об этом.
Значение нейронауки
В первую очередь, важны достижения нейронауки для медицины. Нейронаука и исследования, проводимые учеными, позволяют выявить причины и закономерности отклонений в поведении, что важно для оказания помощи людям, страдающим психическими расстройствами. А также открывают новые возможности в лечении многих других заболеваний и расстройств здоровья. Перечислим основные проблемы здоровья, которые ныне решаются при помощи достижений нейронауки:
- Синдром дефицита внимания и гиперактивности.
- Синдром Дауна.
- ДЦП.
- Эпилепсия.
- Аутизм.
- Рассеянный склероз.
- Болезнь Паркинсона.
- Шизофрения.
- Опухоли, заболевания и травмы головного мозга.
- Алкогольная и наркотическая зависимость.
- Депрессия.
Напомним, что оперативным лечением заболеваний и травм головного и спинного мозга занимается нейрохирургия. В более широком плане весьма интересен доклад «Технологии восстановления и расширения ресурсов мозга человека» [И. Державина и др., 2020]. Кроме того, прикладные исследования в области нейронауки позволяют бороться с нарушениями сна, радикулитом, заниматься профилактикой инсульта.
Современные системы измерения позволяют понять, как влияют те или иные медитативные практики на различные отделы мозга, и использовать полученные данные для целенаправленной борьбы со стрессом, депрессией, расстройствами сна.
Возможность представить психические процессы в исчисляемых показателях и конкретных схемах лежит в основе разработок в области искусственного интеллекта. Только досконально изучив физическую основу мыслительных процессов, наука смогла приступить к разработкам подобного рода.
На основе прикладных исследований, проводимых на когнитивном уровне, разрабатываются различные методики для улучшения памяти, нейропластичности мозга, способности к концентрации внимания и усвоению новой информации. Эти исследования, так или иначе, лежат в основе многих мотивационных тренингов, которые всегда обращаются к сознанию человека.
Достижения нейронауки имеют большое значение для развития системы образования. Соответствующие исследования ведутся под эгидой ЮНЕСКО. Это очень интересная и перспективная тема, которая подробно раскрывается в обзоре «Нейробиология и искусственный интеллект (ИИ): как выглядит будущее обучения?» [ЮНЕСКО, 2019].
В нашей стране тоже есть люди, которые «двигают» исследования в этой сфере вперед. Всем, кого заинтересовала тема, рекомендуем прочитать интервью, которое дал ученый и бизнесмен Евгений Ижикевич о нейронауке, искусственном интеллекте и моделировании мозга «Кто-то будет Эйнштейном. Почему не я?» [Е. Ижикевич, 2021].
Особая тема – это достижения нейронауки применительно к педагогике переходного возраста. Книгу «Растущий мозг. Как нейронаука и навыки майндсайт помогают преодолеть проблемы подросткового возраста» можно рекомендовать всем родителям, чьи дети уже подошли или вот-вот подойдут к сложному переходному возрасту [Д. Сигел, 2017]. Для тех, кто не знает, уточним, что майндсайт принято определять как некий «объектив», с помощью которого мы видим собственное сознание более четко.
Это основные сферы, где достижения и разработки в области нейронауки имеют наибольшее значение. Учитывая, что в пул нейронаук входит порядка двух десятков наук и научных направлений, полный обзор занял бы немало времени и все равно мог бы остаться не совсем полным, потому что нейронаука развивается непрерывно, практически каждый день делая новый шаг вперед.
Однако для того, чтобы квалифицированно следить за новинками в такой достаточно сложной сфере, как нейронаука, и примерно понимать, о чем идет речь, нужно иметь определенную базовую подготовку. Речь не о том, чтобы получать еще одно высшее образование. Вполне достаточно, если вы изучите литературу по интересующему вас направлению развития нейронауки.
Нейронаука: книги и основные исследования
Итак, что же следует обязательно прочитать тем, кто интересуется нейронаукой? Литературы на сегодняшний день достаточно много, поэтому перечислим лишь наиболее знаковые исследования.
Так, книга «Мозг: Тонкая настройка. Наша жизнь с точки зрения нейронауки» в популярной форме рассказывает, что же лежит в основе всех наших поступков, эмоций, привычек, воспоминаний, принимаемых решений [П.Уайброу, 2016].
Весьма интересна и книга Евгения Ижикевича «Динамические системы в нейронауке. Геометрия возбудимости и пачечной активности» [Е. Ижикевич, 2018]. Работа посвящена основам математического моделирования нейронной активности и позволяет понять взаимосвязь электрофизиологии нейронов и их динамических и вычислительных свойств. Каждое изучаемое явление описывается с точки зрения математики и биологии. Уточним, что пачечная активность – это один из типов функционирования нейронов. А подробнее вы разберетесь в вопросе, когда прочитаете книгу.
Столь же познавательным является двухтомник «Мозг, познание, разум. Введение в когнитивные нейронауки» [Б. Баарс, Н. Гейдж, 2021]. Здесь представлены результаты новейших исследований взаимосвязи особенностей строения мозга, и способностей к познанию. Проще говоря, когнитивные механизмы сегодня при помощи специальной аппаратуры можно наблюдать на уровне работы структур головного мозга.
Особого внимания заслуживает трехтомник «Нейронауки. Исследование мозга». Том 1 посвящен основам функционирования мозга и может быть полезна будущим медикам, нейробиологам и нейрофизиологам [М. Беар, Б. Коннорс, М. Парадизо, 2021].
Том 2 посвящен сенсорным и двигательным системам, выявлению и терапии болезней, поражающих мозг, и может быть рекомендован студентам медицинских университетов и начинающим врачам [М. Беар, Б. Коннорс, М. Парадизо, 2021].
И, наконец, 3 том трехтомника «Нейронауки. Исследование мозга. Мозг и поведение. Меняющийся мозг» может быть интересен всем, кто хотел бы знать о нейронауках больше [М. Беар, Б. Коннорс, М. Парадизо, 2021]. Помимо собственно научных исследований, в книге есть рассказы современных нейроученых о своей работе.
Есть кое-что почитать и гуманитариям. Так, книга «Основные проблемы нейролингвистики» посвящена системам речевой коммуникации, процессам кодирования, т.е. формирования, и декодирования, т.е. расшифровки сообщений [А. Лурия, 2007]. Кстати, Александр Лурия является автором принципа, на основе которого работает детектор лжи, и многих других концепций.
Немало интересных размышлений можно найти в книге «Я не есть мозг. Философия духа для XXI века» [М. Габриэль, 2020]. Правда, интересно это будет, в основном, тем читателям, кто хорошо знаком с «Философией духа» Гегеля [Г. Гегель, 2018]. Многие книги, посвященные нейронауке, скачать можно в свободном доступе; некоторые предлагается купить по доступной стоимости.
А еще рискнем включить в нашу «книжную» подборку специальный выпуск журнала «Социология власти» №2 за 2020 год [РАНХиГС, 2020]. Он полностью посвящен гуманитарному и социокультурному аспекту развития нейронаук.
Помимо вышеперечисленных книг и журналов, мы рекомендуем вам изучить нашу программу «Когнитивистика», чтобы быть более «подкованными» в такой сфере, как нейронаука. А еще мы вам желаем много новых интересных знаний и увлекательных открытий и просим ответить на вопрос по теме статьи:
