КОГНИТИВНАЯ НЕЙРОБИОЛОГИЯ

Нейробиолог Нил Берджесс об истоках нейронаук, использовании препаратов в клинической психологии и революции в молекулярной биологии

Нейронауки изучают нейроны — основной элемент нашего мозга, отвечающий за мышление, действия и чувства. Люди в течение последних ста с небольшим лет изучали нейроны и биологию их функционирования, роста и взаимодействия. Для этого зачастую проводили эксперименты на срезах мозга в чашке и исследовали работу нейронов на микроскопическом уровне. Параллельно развивались исследования психологии и поведения — того, как мы ведем себя, воспринимаем и запоминаем информацию и как действуем в повседневной жизни. В определенный момент люди стали понимать, что именно мозг генерирует наше поведение и что нейроны являются ключевыми элементами в этом процессе. Именно в этот момент нейронауки и исследования когнитивной деятельности стали взаимодействовать.

История нейробиологии

Когда люди начали изучать основы функционирования конкретных нейронов и нейронных систем в головном мозге и их влияние на наше поведение, мышление и восприятие, возникла область когнитивной нейробиологии. В ней пересекаются молекулярная, биологическая нейронаука и когнитивная психология, исследование поведения. К ней относятся, например, ранние эксперименты на животных моделях, в которых записывалась активность индивидуальных нейронов, или, например, исследования пациентов с неврологическими заболеваниями: как повреждения определенных участков мозга влияют на поведение, что вы можете или не можете делать после повреждения определенной части мозга или определенного нейрона.

Так началась когнитивная нейробиология. Приблизительно в конце 1960-х — начале 1970-х годов она стала областью знания и начала расширяться, а к 1990-м годам превратилась в крупную сферу исследований. Стало ясно, что почти всем разделам психологии необходимо иметь представление о взаимосвязи мозга и того вида когнитивной деятельности, который они изучали. Почти всем нейронаукам, которым была интересна биология нейронов, нужно было понимать, что конкретно они делают, как они образуют мозг и влияют на наше поведение и восприятие.

В середине 1990-х годов Университетский колледж Лондона принял решение создать первый в Великобритании Институт когнитивной нейробиологии. Люди, занимающиеся психологией, неврологией и нейронауками, объединились, чтобы понять, какие у них есть общие знания о том, как мозг работает и как он помогает нам в восприятии окружающего мира, мышлении и формировании памяти. Сейчас в когнитивной нейробиологии есть множество разделов. Например, нам интересно, как мы воспринимаем окружающий мир (то есть зрение, слух, осязание), а также как мы движемся — этим занимается моторная нейробиология. Кроме того, людям интересна высшая когнитивная деятельность: мышление, память, планирование, принятие решений и так далее. Всеми этими областями знания занимается и традиционная психология, но теперь людям стало интересно, как мозг обеспечивает все эти функции, и мы видим, что когнитивная нейробиология также начала заниматься всеми ранее перечисленными вопросами. Мы исследуем, как работа нейронов в зрительной коре представляет то, что мы видим (пионерами в этой области выступили Хьюбел и Визель в 1960-х годах). Развивается моторная нейробиология и понимание того, как активность нейронов, например, в моторной коре позволяет через спинной мозг контролировать сокращение мышц и движение. А между восприятием и действиями есть огромная область когнитивной деятельности, которая включает вопросы о том, как мы запоминаем прошедшие события и как они могут повлиять на наши дальнейшие действия, как мы думаем о будущем, что планируем делать. И это я еще не упомянул язык, который для людей является несомненно важной областью, хотя на животных его изучать немного сложнее. Во всех этих областях появилось целое поколение потрясающих идей и открытий.

Нейробиология как междисциплинарная наука

Сегодня в когнитивной нейробиологии мы видим специалистов, которые пришли в эту область не из обычной психологии, неврологии или биологии. Такие есть, но также встречаются люди, которые раньше изучали физику или инженерное дело, и с такой подготовкой им легче разрабатывать эксперименты или использовать новые, онлайн-технологии. Так что развитие технологий — это один из двигателей когнитивной нейробиологии и осознания того, что мозг — это ключ к пониманию многих аспектов поведения и когнитивной деятельности.

Мы видим это в самых разных областях. Например, в базовой нейронауке технологии молекулярной биологии и оптогенетика позволяют нам влиять на активность паттернов нейронов разных видов, наблюдать, как это сказывается на поведении, и фиксировать такую активность. В когнитивной нейробиологии мы разработали функциональную нейровизуализацию, которая позволила нам взглянуть на метаболическую активность и на то, как она меняется во всем мозге по мере того, как люди думают о разных вещах, что-то чувствуют или даже делают — если они не очень сильно при этом шевелят головой в сканере. С учетом этого технологического прорыва растет роль специалистов по теории вычислительных машин и систем, инженеров, физиков и так далее, и они приходят в эту область, чтобы извлечь из новых технологий максимум пользы, то есть позволить нам проводить новые эксперименты и, таким образом, дать всей этой области продолжить расширяться и совершать новые открытия. Совместная работа людей из разных отраслей знания позволила совершить в когнитивной нейробиологии большие прорывы.

Безусловно, поначалу в когнитивной нейробиологии было немного разделов, а студентов с подготовкой в этой области не было вовсе. Когнитивные нейробиологи и неврологи, люди, которые умели делать функциональную нейровизуализацию. Нейроученые должны были собраться вместе для взаимодействия, для разработки новых теорий когнитивной деятельности и поведения с учетом всего, что мы знаем о процессах, происходящих в мозге, но это характеризует состояние области уже в 1990-е годы.

Сейчас существует множество программ когнитивной нейробиологии, равно как и студентов, которые получили степень бакалавра, магистра или PhD в данной области. Есть множество современных исследователей, которые, возможно, считают себя психологами, нейроучеными или физиологами, но сейчас они могут использовать широкий спектр техник, которые позволяют им исследовать как поведение и когнитивную деятельность, так и процессы, происходящие в мозге. Современный когнитивный нейробиолог — это междисциплинарный специалист, но постепенно эта область становится самостоятельной наукой, так что вы можете просто сказать, что вы когнитивный нейробиолог и это ваша область исследований.

Современные исследования

В настоящий момент в когнитивной нейробиологии есть несколько интересных прорывов, которые показывают текущее направление исследований мозга и поведения. Один из таких примеров — область психического здоровья. На протяжении долгого времени в психиатрии и клинической психологии были определенные методы лечения и препараты, которые известны нам очень давно, и они каким-то образом работали, но механизмы того, как такое лечение меняет поведение и исправляет дисфункции когнитивной деятельности, мы толком не знали. В последнее время обозначилась тенденция к тому, чтобы попытаться понять эти механизмы как у здоровых людей с нормальным мышлением, так и у тех, у кого развились определенные психиатрические и неврологические расстройства. Тогда мы сможем понять, как психотерапия и фармакологическое вмешательство влияют на нейронные механизмы, которые мы хотим восстановить или привести в норму. Эта область психического здоровья постепенно становится самостоятельной наукой — скорее как одна из нейронаук, чем прикладная область вроде медицины. Это большая область, в которой сейчас есть хорошие прорывы.

С другой стороны, много прорывов, разумеется, происходит в молекулярной биологии. Сейчас мы можем с высокой точностью регистрировать и контролировать активность нейронов и синапсов в мозге, часто на животных моделях, а значит, можем исследовать нейронные механизмы когнитивной деятельности так, как не могли раньше. Таким образом, стало возможно, например, реактивировать нейроны мыши, которые были активными в определенной ситуации, и показать, как после этого она начинает думать, что снова попала в ту же ситуацию. Итак, в молекулярной биологии был совершен прорыв в исследованиях на микроскопическом уровне, который обеспечивает когнитивную деятельность. А с другой стороны, в нарушениях когнитивной деятельности становятся более понятны провоцирующие их нейронные и синаптические механизмы.

Думаю, будущее когнитивной нейробиологии состоит в том, чтобы оказать практическое влияние на методы лечения в психиатрии, на психическое здоровье и неврологию. В идеале понимание того, каковы нейронные механизмы нормальной когнитивной деятельности и что в них может начать работать неправильно, должно начать влиять на методы лечения. В течение следующих десяти лет, надеюсь, мы увидим комбинацию психотерапии, психиатрии и когнитивной нейробиологии, как мы видим взаимодействие между психологией, когнитивными науками и нейронауками в когнитивной нейробиологии. Возникновение этой области должно позволить нам понять механизмы, стоящие за лечением психических заболеваний, чтобы больше не полагаться вслепую на методы, которые как-то работают, но мы не знаем, как и почему.

Источник: postnauka.ru

Комментарии: