Вячеслав Швырков, который «онейронил» психику
---
Давайте устроим конкурс, какие нейроны вы знаете? Попробуем перечислить все, хоть на это и уйдёт у нас больше суток. Если вы стали сразу перечислять пирамидальные клетки, клетки-канделябры, клетки Пуркинье и прочие анатомические изыски, остановитесь. Это разнообразие безусловно интересно, но оставим его для другой статьи, здесь давайте вспоминать нейроны, выделяемые по «функции».
Вячеслав Борисович Швырков (1939-1994)
Первое, что должно прийти в голову каждому увлекающемуся нейронаукой, это, безусловно, клетки места, place cells, или клетки-решётки (grid cells). Потому как непросто забыть высоконаучный доклад миссис Мэй-Бритт Мозер на последнем конгрессе FENS (Federation of European Neuroscience Societies Forum), где она так радостно демонстрировала видео себя, бегущей по коридору с криками – на радостях от известия о полученной нобелевской премии. Итак, нейроны места – нейроны, фиксирующие отдельные элементы пространства, в котором мы живем, позволяющие нам в нём ориентироваться – как в народе их и прозвали – навигатор в мозге. Что дальше? Вторыми должны всплыть нейроны Перис Хилтон, Дженифер Энистон, Симпсонов и прочие нейроны различных «концептов», которые почти в каждом своём докладе так красиво и убедительно демонстрирует Родриго Кирога.
Супруги Мозер
Почему «концепты»? Главная идея в том, что этим нейронам «плевать» как физически реализован объект, относительно которого этот нейрон специфичен. Иными словами, это может быть слово «СИМПСОНЫ», картинка, видео или музыка из мультика, нейрон всё равно будет менять характеристики своей активации при стимуляции «Симпсонами». Это принципиально иные нейроны, чем клетки ориентаций углов наклона отрезков в первичной зрительной коре, клетки различных частот звука в первичной слуховой коре и прочие «сенсорные» нейроны. Автор считает, что демонстрируемые им нейроны «концептов» являются некой верхушкой в кодировании информации. Вероятно, третьими в голову должны прийти зеркальные нейроны Джакомо Ризолатти. Зеркальные, потому что они активны и когда я делаю что-либо, и когда я смотрю, как кто-то делает то же самое. Из последнего, что понравилось нам, нейроны щекотки: глубокие слои соматосенсорной коры, щекочемем, по-научному, кстати, щекотка – гаргалесис. Итак, гаргалесим крыску – получаем активацию, не гаргалесим – не получаем, одним словом, романтика. Но это всё век XXI, дела недавние, а что мы можем увидеть, обернувшись далеко назад – в век XX?
Зелёный крокодильчик крысы J.Rank (1973).
В XX веке, как только исследователи обнаружили возможность регистрировать активность нейронов у животных без наркоза и не на фиксированных препаратах, то есть, в условиях поведения, мир буквально взорвался научными публикациями о том, какие же они бывают — нейроны в поведении. Были описаны нейроны специфичные относительно движений разной сложности, нейроны открывания рта, нейроны движения головы, нейроны определенного движения конечности, нейроны движения глаз, нейроны новизны, нейроны ошибок, нейроны агрессии, нейроны различных «лиц» у обезьян, нейроны экспериментатора и др. J. Ranck даже описал нейрон «маленького зеленого крокодила», который активировался исключительно при манипулировании крысы с этой игрушкой. Исследователи в то время находились в сложном положении: чем более естественные условия формировались для поведения животного, тем более курьёзные, а порой даже абсурдные, результаты, как правило, получались. Все, или почти все, пришли, или были близки, к выводу, что стандартной логикой описания нейрофизиологических механизмов здесь не обойтись. Нужны были новые формы объяснения всего многообразия нейронных феноменов, и именно такую и предложил, экспериментально продемонстрировав, Вячеслав Борисович Швырков.
Про таких людей обычно говорят: «широко известный в узких кругах», но в отношении Швыркова эти круги очень узкие, непозволительно узкие. Попробуем это исправить.
Пётр Анохин
Немного о нём. В возрасте 16 лет Швырков пришёл в лабораторию Петра Кузьмича Анохина. На втором курсе обучения вышли его первые публикации. Они не предвещали ничего поведенческого или психологического. Стандартные физиологические задачки о восходящем влиянии вегетативных нервов на кору головного мозга. Но, что примечательно, в работе проверяется ранее показанный эффект и делается вывод: не воспроизводится. Не воспроизводится?! Задумайтесь, часто ли вам приходится встречать научные статьи с такой задачкой — воспроизведение и с выводом, что не воспроизводится. Статьи, в которых показано: отличий нет, корреляций нет, гипотеза отвергается. Это кажется давно забытым жанром. Но продолжим историю Швыркова.
В итоге Швырков стал одним из ближайших учеников Анохина, за что и был отправлен руководить новой (специально организованной) лабораторией в Институте психологии АН СССР (сейчас РАН) – лабораторией нейрональных основ психики или Neural Basis of Mind на английском, если так понятнее. Именно там всё и случилось – установление факта поведенческой специализации нейронов.
Стоит для начала немного окунуться в систему представлений Швыркова, потому что его подход оказался достаточно нестандартен для того чтобы не попадать в список классики нейронауки. Особенность и непохожесть его подхода на остальные заключалась в следующем:
Поведение (например, поведение животного в эксперименте) стоит описывать не с позиций третьего лица – лица наблюдателя, а с позиций первого лица. Иными словами, экспериментатор должен поставить себя на место крысы, в мир крысы и только тогда решить, как она дробит мир на части, из чего её мир состоит. Не спешите сразу считать нас сумасшедшими психологами. В науке это называется «экологичность описания». Об этом говорили также Дж. Гибсон и У. Матурана и другие исследователи, настаивая, что, например, зрение лягушки создано не для фиксации углов наклона отрезков и прочих «элементарных признаков» стимулов, а для обнаружения мух для последующего их поедания. В этом корень зла, так как в зависимости от того, на какие фрагменты ты поделишь поведение, такие нейроны ты и получишь. В исследовательской классике активность нейронов сопоставляется с событиями в поведении, вопрос только в том – какие события в поведении выделять.
Критерий для выделения фрагментов поведения должен быть ещё и эволюционным. Что это значит? Как минимум то, что необходимо учитывать историю развития индивида: филогенетическую и онтогенетическую. Иными словами, обучаясь одному и тому же в разном порядке, мы получаем не одно и то же, а разное поведение, и соответственно разные нейроны. Например, состав специализированных нейронов будет разным в случаях, если вы учитесь читать по буквам, слогам, словам, предложениям и т.д. или если вы учитесь читать сразу целыми словами.
Стоит забыть о стимулах. Хотя бы на минутку. И если и изучать нейрональные механизмы поведения, то свободного, автономного, целенаправленного, в конце концов. Соответственно для Швыркова выражение «целенаправленное поведение» было тавтологией, так как любое поведение по определению является организованной активностью индивида, направленной на достижение полезного приспособительного результата. Так результат и вытекает центральным моментом, системообразующим фактором в организации поведения. Всё начинается с результата или, как говорили в советское время на научных заседаниях, цель – та женщина, без которой ни один биолог обойтись не может, но с которой он стесняется выйти в общество.
После краткого теоретического ввода, который заядлым экспериментаторам может прийти не вкусу, перейдём к делу. Как это всё было показано в экспериментах? Как говорится, самое сладенькое – вкусненькие эксперименты – напоследок.
Кролик в экспериментальной клетке – берет еду в кормушке после нажатия на педаль. (Александров, дисс … докт. психол. наук, 1989).
В работах Швыркова и его учеников всегда использовалась стандартная модель пищедобывательного поведения и некоторые её модификации,: животное (традиционно это были кролики) помещается в клетку. В клетке есть педаль ( обычно две: справа и слева) или кольцо, и кормушка (обычно две: справа и слева). Зверёныш достаточно быстро учится нажимать на педаль (или тянуть за кольцо) чтобы получить еду в кормушке. Хитрый экспериментатор тем временем не дремлет и со всей скрупулезностью и осторожностью, терпением и настойчивостью регистрирует у кролика активность отдельных нейронов где-нибудь в коре или глубже (на собственный вкус). Затем нехитрым сопоставлением поведения и активности зарегистрированных клеток получаем поведенчески специализированные нейроны. Это значит, что есть нейроны, которые проявляют свою активность (дают спайки) на каком-то одном поведении. Клетка активна всегда, в 100% случаев, при достижении этого результата. Например:
1. Нейрон педали и кольца
Этот нейрон активен всегда, когда кролик нажимает на педаль или тянет за кольцо.
Пример активности нейрона, который активизируется при нажатии на левую педаль или потягивании левого кольца (Созинов А.А., автореф. … дисс. канд. психол. н., 2008).
2. Нейрон кольца
Пример активности нейрона, который активизируется только при потягивании за правое кольцо и молчит при нажатии на правую педаль (Созинов А.А., автореф. … дисс. канд. психол. н., 2008).
3. Нейрон левой педали
Этот нейрон активен всегда, когда кролик нажимает только на левую педаль, при нажатии на правую педаль он молчит.
Пример активаций нейрона, возникающих при подходе и нажатии только на левую педаль: 1, 3 – левая педаль, 2 – правая педаль. Все растры построены от момента начала нажатия на соответствующие педали (обозначен стрелками). (Александров Ю. И., Гринченко Ю. В., Светлаев И. А., Журнал Высшей Нервной Деятельности, 1990).
4. Нейрон кормушки
Этот нейрон активен всегда, когда кролик берёт еду из кормушки. Если кролик берёт еду с пола, из рук экспериментатора или ещё каким-то способом, этот нейрон «молчит».
Пример активации двух нейронов у крысы: слева – нейрон активируется при захвате пищи из левой кормушки, справа – нейрон активируется при захвате пищи из правой кормушки (Гаврилов В.В. и др., 2002).
5. Нейрон моркови в кормушке
Этот нейрон активен всегда, когда кролик берёт морковь из кормушки, при взаимодействии с чем угодно другим в кормушке — нейрон молчит.
Пример активации нейрона зрительной коры, который активен только при захвате моркови из кормушки (момент времени на рисунке – «М+стрелка») и не активен при захвате пластика из кормушки (момент времени на рисунке – «П+стрелка») (Александров, дисс … докт. психол. наук, 1989).
И многие другие нейроны более крупных или более мелких результатов, которые кролик может достигать в клетке.
Таким образом, всю феноменологию специализаций нейронов можно объяснить специализациями к реализации конкретного поведения, которое индивид может проявлять, специализациями к конкретным результатам, которые индивид умеет достигать. Принципиальным является то, что нейроны одной специализации не локализуются пространственно в одной точке или области коры, они распределены, то есть педальные нейроны вы смогли бы найти и в моторной, и в зрительной, и в лимбической коре. Есть даже предположение, что они не обязательно должны быть связаны сильными синаптическими контактами в единую сеть.
Установление факта поведенческой специализации нейронов дало возможность объективного исследования структуры индивидуального опыта человека и других животных. Иными словами, структура вашего индивидуального опыта включает те элементы, для которых существуют специализированные нейроны в вашем мозге. При научении чему-то новому, появляются и новые специализации, благо ж запас «молчащих» клеток для этого предостаточен. Другое дело, что напичкать голову человека электродами для регистрации активности нейронов мягко говоря сложновато, но это и не требуется, если полагать, что кролики, крысы и другие звери принципиально не отличаются от людей в плане нейрональных механизмов поведения.
Действительно, представить себе картину работы мозга, как её описывал Швырков, куда гораздо сложнее, чем локализовать в разные области те или иные аспекты нашего привычного описания поведения. Локализовать эмоции, восприятие, внимание, память и прочее. Но если подумать, до сих пор большинство попыток определить механизмы чего-либо из перечисленного приводят к перечислению списка структур, которые играют роль в этом явлении, и рисованию многочисленных прямых и обратных связей между ними, которые только и отражают самый популярный вывод авторов: «это всё очень сложно, и мы пока не знаем, как это объяснить».
Последнюю обобщающую монографию «Введение в объективную психологию. Нейрональные основы психики» Швырков не успел завершить. Она была издана посмертно его учениками. Честно говоря, читать её непросто, особенно после того, как прочитал море классической нейронаучной литературы, но попробовать стоит – если не страшно. Монографию можно найти здесь.
Текст: Настасья Бахчина
Вячеслав Борисович Швырков (1939-1994)
Первое, что должно прийти в голову каждому увлекающемуся нейронаукой, это, безусловно, клетки места, place cells, или клетки-решётки (grid cells). Потому как непросто забыть высоконаучный доклад миссис Мэй-Бритт Мозер на последнем конгрессе FENS (Federation of European Neuroscience Societies Forum), где она так радостно демонстрировала видео себя, бегущей по коридору с криками – на радостях от известия о полученной нобелевской премии. Итак, нейроны места – нейроны, фиксирующие отдельные элементы пространства, в котором мы живем, позволяющие нам в нём ориентироваться – как в народе их и прозвали – навигатор в мозге. Что дальше? Вторыми должны всплыть нейроны Перис Хилтон, Дженифер Энистон, Симпсонов и прочие нейроны различных «концептов», которые почти в каждом своём докладе так красиво и убедительно демонстрирует Родриго Кирога.
Супруги Мозер
Почему «концепты»? Главная идея в том, что этим нейронам «плевать» как физически реализован объект, относительно которого этот нейрон специфичен. Иными словами, это может быть слово «СИМПСОНЫ», картинка, видео или музыка из мультика, нейрон всё равно будет менять характеристики своей активации при стимуляции «Симпсонами». Это принципиально иные нейроны, чем клетки ориентаций углов наклона отрезков в первичной зрительной коре, клетки различных частот звука в первичной слуховой коре и прочие «сенсорные» нейроны. Автор считает, что демонстрируемые им нейроны «концептов» являются некой верхушкой в кодировании информации. Вероятно, третьими в голову должны прийти зеркальные нейроны Джакомо Ризолатти. Зеркальные, потому что они активны и когда я делаю что-либо, и когда я смотрю, как кто-то делает то же самое. Из последнего, что понравилось нам, нейроны щекотки: глубокие слои соматосенсорной коры, щекочемем, по-научному, кстати, щекотка – гаргалесис. Итак, гаргалесим крыску – получаем активацию, не гаргалесим – не получаем, одним словом, романтика. Но это всё век XXI, дела недавние, а что мы можем увидеть, обернувшись далеко назад – в век XX?
Зелёный крокодильчик крысы J.Rank (1973).
В XX веке, как только исследователи обнаружили возможность регистрировать активность нейронов у животных без наркоза и не на фиксированных препаратах, то есть, в условиях поведения, мир буквально взорвался научными публикациями о том, какие же они бывают — нейроны в поведении. Были описаны нейроны специфичные относительно движений разной сложности, нейроны открывания рта, нейроны движения головы, нейроны определенного движения конечности, нейроны движения глаз, нейроны новизны, нейроны ошибок, нейроны агрессии, нейроны различных «лиц» у обезьян, нейроны экспериментатора и др. J. Ranck даже описал нейрон «маленького зеленого крокодила», который активировался исключительно при манипулировании крысы с этой игрушкой. Исследователи в то время находились в сложном положении: чем более естественные условия формировались для поведения животного, тем более курьёзные, а порой даже абсурдные, результаты, как правило, получались. Все, или почти все, пришли, или были близки, к выводу, что стандартной логикой описания нейрофизиологических механизмов здесь не обойтись. Нужны были новые формы объяснения всего многообразия нейронных феноменов, и именно такую и предложил, экспериментально продемонстрировав, Вячеслав Борисович Швырков.
Про таких людей обычно говорят: «широко известный в узких кругах», но в отношении Швыркова эти круги очень узкие, непозволительно узкие. Попробуем это исправить.
Пётр Анохин
Немного о нём. В возрасте 16 лет Швырков пришёл в лабораторию Петра Кузьмича Анохина. На втором курсе обучения вышли его первые публикации. Они не предвещали ничего поведенческого или психологического. Стандартные физиологические задачки о восходящем влиянии вегетативных нервов на кору головного мозга. Но, что примечательно, в работе проверяется ранее показанный эффект и делается вывод: не воспроизводится. Не воспроизводится?! Задумайтесь, часто ли вам приходится встречать научные статьи с такой задачкой — воспроизведение и с выводом, что не воспроизводится. Статьи, в которых показано: отличий нет, корреляций нет, гипотеза отвергается. Это кажется давно забытым жанром. Но продолжим историю Швыркова.
В итоге Швырков стал одним из ближайших учеников Анохина, за что и был отправлен руководить новой (специально организованной) лабораторией в Институте психологии АН СССР (сейчас РАН) – лабораторией нейрональных основ психики или Neural Basis of Mind на английском, если так понятнее. Именно там всё и случилось – установление факта поведенческой специализации нейронов.
Стоит для начала немного окунуться в систему представлений Швыркова, потому что его подход оказался достаточно нестандартен для того чтобы не попадать в список классики нейронауки. Особенность и непохожесть его подхода на остальные заключалась в следующем:
Поведение (например, поведение животного в эксперименте) стоит описывать не с позиций третьего лица – лица наблюдателя, а с позиций первого лица. Иными словами, экспериментатор должен поставить себя на место крысы, в мир крысы и только тогда решить, как она дробит мир на части, из чего её мир состоит. Не спешите сразу считать нас сумасшедшими психологами. В науке это называется «экологичность описания». Об этом говорили также Дж. Гибсон и У. Матурана и другие исследователи, настаивая, что, например, зрение лягушки создано не для фиксации углов наклона отрезков и прочих «элементарных признаков» стимулов, а для обнаружения мух для последующего их поедания. В этом корень зла, так как в зависимости от того, на какие фрагменты ты поделишь поведение, такие нейроны ты и получишь. В исследовательской классике активность нейронов сопоставляется с событиями в поведении, вопрос только в том – какие события в поведении выделять.
Критерий для выделения фрагментов поведения должен быть ещё и эволюционным. Что это значит? Как минимум то, что необходимо учитывать историю развития индивида: филогенетическую и онтогенетическую. Иными словами, обучаясь одному и тому же в разном порядке, мы получаем не одно и то же, а разное поведение, и соответственно разные нейроны. Например, состав специализированных нейронов будет разным в случаях, если вы учитесь читать по буквам, слогам, словам, предложениям и т.д. или если вы учитесь читать сразу целыми словами.
Стоит забыть о стимулах. Хотя бы на минутку. И если и изучать нейрональные механизмы поведения, то свободного, автономного, целенаправленного, в конце концов. Соответственно для Швыркова выражение «целенаправленное поведение» было тавтологией, так как любое поведение по определению является организованной активностью индивида, направленной на достижение полезного приспособительного результата. Так результат и вытекает центральным моментом, системообразующим фактором в организации поведения. Всё начинается с результата или, как говорили в советское время на научных заседаниях, цель – та женщина, без которой ни один биолог обойтись не может, но с которой он стесняется выйти в общество.
После краткого теоретического ввода, который заядлым экспериментаторам может прийти не вкусу, перейдём к делу. Как это всё было показано в экспериментах? Как говорится, самое сладенькое – вкусненькие эксперименты – напоследок.
Кролик в экспериментальной клетке – берет еду в кормушке после нажатия на педаль. (Александров, дисс … докт. психол. наук, 1989).
В работах Швыркова и его учеников всегда использовалась стандартная модель пищедобывательного поведения и некоторые её модификации,: животное (традиционно это были кролики) помещается в клетку. В клетке есть педаль ( обычно две: справа и слева) или кольцо, и кормушка (обычно две: справа и слева). Зверёныш достаточно быстро учится нажимать на педаль (или тянуть за кольцо) чтобы получить еду в кормушке. Хитрый экспериментатор тем временем не дремлет и со всей скрупулезностью и осторожностью, терпением и настойчивостью регистрирует у кролика активность отдельных нейронов где-нибудь в коре или глубже (на собственный вкус). Затем нехитрым сопоставлением поведения и активности зарегистрированных клеток получаем поведенчески специализированные нейроны. Это значит, что есть нейроны, которые проявляют свою активность (дают спайки) на каком-то одном поведении. Клетка активна всегда, в 100% случаев, при достижении этого результата. Например:
1. Нейрон педали и кольца
Этот нейрон активен всегда, когда кролик нажимает на педаль или тянет за кольцо.
Пример активности нейрона, который активизируется при нажатии на левую педаль или потягивании левого кольца (Созинов А.А., автореф. … дисс. канд. психол. н., 2008).
2. Нейрон кольца
Пример активности нейрона, который активизируется только при потягивании за правое кольцо и молчит при нажатии на правую педаль (Созинов А.А., автореф. … дисс. канд. психол. н., 2008).
3. Нейрон левой педали
Этот нейрон активен всегда, когда кролик нажимает только на левую педаль, при нажатии на правую педаль он молчит.
Пример активаций нейрона, возникающих при подходе и нажатии только на левую педаль: 1, 3 – левая педаль, 2 – правая педаль. Все растры построены от момента начала нажатия на соответствующие педали (обозначен стрелками). (Александров Ю. И., Гринченко Ю. В., Светлаев И. А., Журнал Высшей Нервной Деятельности, 1990).
4. Нейрон кормушки
Этот нейрон активен всегда, когда кролик берёт еду из кормушки. Если кролик берёт еду с пола, из рук экспериментатора или ещё каким-то способом, этот нейрон «молчит».
Пример активации двух нейронов у крысы: слева – нейрон активируется при захвате пищи из левой кормушки, справа – нейрон активируется при захвате пищи из правой кормушки (Гаврилов В.В. и др., 2002).
5. Нейрон моркови в кормушке
Этот нейрон активен всегда, когда кролик берёт морковь из кормушки, при взаимодействии с чем угодно другим в кормушке — нейрон молчит.
Пример активации нейрона зрительной коры, который активен только при захвате моркови из кормушки (момент времени на рисунке – «М+стрелка») и не активен при захвате пластика из кормушки (момент времени на рисунке – «П+стрелка») (Александров, дисс … докт. психол. наук, 1989).
И многие другие нейроны более крупных или более мелких результатов, которые кролик может достигать в клетке.
Таким образом, всю феноменологию специализаций нейронов можно объяснить специализациями к реализации конкретного поведения, которое индивид может проявлять, специализациями к конкретным результатам, которые индивид умеет достигать. Принципиальным является то, что нейроны одной специализации не локализуются пространственно в одной точке или области коры, они распределены, то есть педальные нейроны вы смогли бы найти и в моторной, и в зрительной, и в лимбической коре. Есть даже предположение, что они не обязательно должны быть связаны сильными синаптическими контактами в единую сеть.
Установление факта поведенческой специализации нейронов дало возможность объективного исследования структуры индивидуального опыта человека и других животных. Иными словами, структура вашего индивидуального опыта включает те элементы, для которых существуют специализированные нейроны в вашем мозге. При научении чему-то новому, появляются и новые специализации, благо ж запас «молчащих» клеток для этого предостаточен. Другое дело, что напичкать голову человека электродами для регистрации активности нейронов мягко говоря сложновато, но это и не требуется, если полагать, что кролики, крысы и другие звери принципиально не отличаются от людей в плане нейрональных механизмов поведения.
Действительно, представить себе картину работы мозга, как её описывал Швырков, куда гораздо сложнее, чем локализовать в разные области те или иные аспекты нашего привычного описания поведения. Локализовать эмоции, восприятие, внимание, память и прочее. Но если подумать, до сих пор большинство попыток определить механизмы чего-либо из перечисленного приводят к перечислению списка структур, которые играют роль в этом явлении, и рисованию многочисленных прямых и обратных связей между ними, которые только и отражают самый популярный вывод авторов: «это всё очень сложно, и мы пока не знаем, как это объяснить».
Последнюю обобщающую монографию «Введение в объективную психологию. Нейрональные основы психики» Швырков не успел завершить. Она была издана посмертно его учениками. Честно говоря, читать её непросто, особенно после того, как прочитал море классической нейронаучной литературы, но попробовать стоит – если не страшно. Монографию можно найти здесь.
Текст: Настасья Бахчина
Взято: med-history.livejournal.com
Комментарии (0)
{related-news}
[/related-news]