Святослав Медведев - Наталья Бехтерева – какой мы ее знали
Как видно из рисунка, негативность ошибки в действительности состоит из трех независимых компонентов, один из которых генерируется в дорсальной (когнитивной) части передней поясной извилины, а другой генерируется нейронами в задней части поясной извилины. Третий компонент генерируется в премоторной области коры за несколько сотен миллисекунд до совершения ошибки. Он локализован в части коры, которая является корковым выходом базальных ганглиев. Как видим, круг замкнулся: детерминаторы ошибок, обнаруженные Натальей Петровной в базальных ганглиях, отражаются в компонентах вызванных потенциалов, генерируемых в премоторной коре, в то время как детекторы ошибок, свидетельствующие о совершенной ошибке и вносящие вклад в негативность ошибки, локализованы в поясной извилине.
Мы не будем здесь подробно останавливаться на теории, которая может быть основана на этих данных. Для нас важно то, что феномен детекции ошибок, впервые открытый Натальей Петровной, показал существование в мозгу специальной системы, в которой ожидаемые действия сравниваются с реальными действиями и в которой полученный сигнал рассогласования используется для последующей коррекции поведения.
Как известно, нет ничего более практичного хорошей теории. Поэтому разработанная Натальей Петровной теория и факт наличия нейронов-детекторов ошибок в поясной извилине позволили подвести нейрофизиологическую основу для применения стереотактической цингулотомии при навязчивых состояниях. Современная цингулотомия – это стереотактическая операция, при которой осуществляется криодеструкция небольшой зоны поясной извилины. Предполагается, что нейроны-детекторы ошибок гиперактивированы у больных с навязчивыми состояниями. Активность этих нейронов заставляет таких больных вновь и вновь корректировать свои действия, которые, по сути, не являются ошибочными, Например, гиперактивность нейронов поясной извилины активирует двигательные нейроны мозга, заставляя больного навязчиво мыть руки до крови, несмотря на то что руки идеально чистые.
В Институте мозга человека выпонены десятки таких стереотактических операций на больных с навязчивыми состояниями, в результате больные смогли вернуться к нормальной жизни. Успехи этих операций позволили ученикам Н. П. Бехтеревой применить цингулотомию для коррекции навязчивых состояний у больных с героиновой зависимостью. Авторы этой методики – Святослав Всеволодович Медведев, Андрей Дмитриевич Аничков и Юрий Израилевич Поляков – ученики Натальи Петровны.
В последние годы феномен детекции ошибок был одной из любимых тем Натальи Петровны. На своем 80-летнем юбилее она выступила с докладом на эту тему в Санкт-Петербургском научном центре. Председательствовал лауреат Нобелевской премии по физике академик Жорес Алферов. Доклад как всегда был сделан блестяще. И нужно было видеть, как горели глаза у этой, уже немолодой, женщины! Об этих глазах нужно сказать отдельно.
Впервые я встретился с Натальей Петровной в начале 1972 года, когда после окончания физического факультета Ленинградского государственного университета был принят в аспирантуру. Экзамен мне пришлось сдавать самой Наталье Петровне, причем на английском языке. Потом она стала говорить о проблеме изучения психики с помощью физиологических методов. Я и сейчас помню, каким энтузиазмом горели у нее тогда глаза. Эти глаза производили двойственное впечатление. С одной стороны, это были голубые глаза восторженной, романтически настроенной девушки, которая верит, и верит безоглядно, а с другой стороны, это были бездонные синие глаза умудренного опытом мыслителя, знающего значительно больше, чем все окружающие, и делавшего над собой усилия убедить в своей правоте этих других.Когнитивные функции базальных ганглиев
Поступив в 1972 году в аспирантуру к Наталье Петровне, я стал читать книги по физиологии мозга и был несколько обескуражен почерпнутой информацией. Дело в том, что клинические наблюдения, доступные к тому времени, однозначно указывали, что базальные ганглии вовлечены в контроль движений. Нарушения этих подкорковых областей мозга были отмечены при болезни Паркинсона (связанной, прежде всего, с ограничением двигательной активности) и при болезни Гантингтона (связанной с появлением непроизвольных движений). Таким образом, классическая концепция о двигательной функции базальных ганглиев была доминирующей в 1960– 1970-х годах. Базальные ганглии назывались тогда элементами экстрапирамидной системы, поскольку отмечались два типа двигательных нарушений: синдром нарушения пирамидного тракта, характеризующийся параличом и спастичностью, и так называемый экстрапирамидный синдром, характеризующийся непроизвольными движениями, мышечной ригидностью и неподвижностью без паралича. Для лечения болезни Паркинсона использовалось лекарство леводопа – предшественник медиатора дофамина, модулирующего переработку информации в базальных ганглиях. В тех случаях, когда лекарства не помогали, использовались стереотаксические операции по разрушению определенных областей в тех же базальных ганглиях.
Мне как начинающему нейрофизиологу было трудно увязать эти данные с основной темой наших исследований – поиском мозговых коррелят мыслительной деятельности при исследовании показателей жизнедеятельности мозга, регистрируемых с электродов, вживляемых в базальные ганглии и таламус. Но Наталья Петровна очень доходчиво мне все объяснила. Во-первых, при нарушении базальных ганглиев страдают не только движения, но и когнитивные функции. Вовторых, мысль, по выражению Сеченова, – это неосуществленное движение. В-третьих, уже первые исследования, проводимые в отделе нейрофизиологии человека, показали, что базальные ганглии вовлечены не только в движения, но и в более сложные функции.
Так, в конце шестидесятых годов Наталья Петровна впервые предложила своему ученику А. С. Трохачеву начать регистрацию активности нейронов с вживленных электродов. Свою книгу об этом параметре он посвятил своему учителю Н. П. Бехтеревой.
Наталья Петровна любила повторять, что ученый, как и хороший артист, должен ставить перед собой сверхзадачу, такую, например, как расшифровка кода мыслительной деятельности. Отстаивая эту позицию, она не всегда находила понимание даже в созданном ею отделе нейрофизиологии человека. Ставя задачу исследования когнитивных функций базальных ганглиев, она поначалу предложила эту тему своему ближайшему сотруднику Владимиру Васильевичу Усову – человеку с инженерным образованием, который, казалось бы, был лишен условностей физиологической науки.
Однако Владимир Васильевич оказался не в состоянии найти правильное решение задачи. Вместо решения сверхзадачи он предложил выбрать более простую задачу, такую как управление движением, а уже потом приступить к более сложной задаче. Таким образом, решение проблемы отодвигалось на неопределенное (и достаточно большое) время.
Да, Наталья Петровна любила ставить большие задачи, она была архитектором. Именно поэтому она настойчиво искала людей, которые могли бы помочь ей в решении намечаемых ею грандиозных проблем. Она обладала большим талантом в нахождении нужных людей. Таким человеком на тот период оказался Павел Владимирович Бундзен – молодой кандидат биологических наук, работавший тогда в отделе экологической физиологии и занимавшийся проблемами адаптации человека в условиях Антарктиды.
По совету Натальи Петровны Павел Владимирович начал подбирать себе группу из исследователей с различным образованием и различными качествами. Это были В. Н. Малышев, художественно-одаренный и романтически настроенный биолог, П. Д. Перепелкин, способный инженер, который с самого начала был настроен на поиск компьютерных возможностей решения проблемы, и Ю. Л. Гоголицын, физик-теоретик, только что окончивший Ленинградский государственный университет и мечтавший решить проблему кода мыслительной деятельности. (Напомню, что в раскрытии генетического кода в 1960-х годах ключевую роль сыграл английский физик Френсис Крик.) Несколькими годами позже к этой группе подключился и я, автор этой статьи.
Уже в те годы были ясно, что вскрыть код мыслительной деятельности без адекватных методов обработки данных невозможно. Точно так же, как и невозможно было решать эту задачу без современных компьютеров, позволяющих переработать огромное количество информации, получаемой в длительных нейрофизиологических исследованиях. Группа начинала работать на компьютере «Минск-32». Тогда компьютеры назывались электронно-цифровыми вычислительными машинами (ЭЦВМ). ЭЦВМ «Минск-32» занимала в Институте экспериментальной медицины бо льшую часть первого этажа здания на Кировском проспекте, как раз под помещениями, где тогда находился отдел нейрофизиологии человека, возглавляемый Натальей Петровной. Числовые данные вводились на перфолентах. Это отнимало много времени, поэтому работали мы в ночное время. Приходили в машинный зал в 6 часов вечера и уходили в 9 часов утра. Нехватка вычислительных ресурсов с лихвой покрывалась энтузиазмом людей, работавших с Натальей Петровной над проблемой мозгового кода мыслительной активности.
