О нейронах и джедаях. На заседании Клуба межнаучных контактов СО РАН разбирались в загадках мозга

Очередное заседание Клуба межнаучных контактов (КМК) совместили с пленарной сессией симпозиума Cognitive sciences, neurogenetics, neuroinformatics and systems computational biology мультиконференции BGRS/SB-2022. Научный руководитель ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» академик Николай Колчанов расшифровал аббревиатуру: конференция посвящена различным аспектам биоинформатики, геномного регулирования и структурной/системной биологии. В международном форуме участвовали специалисты из 34 стран.

Собравшихся в зале Дома ученых от имени мультиконференции приветствовал заместитель председателя Президиума Национальной академии наук Беларуси академик Александр Кильчевский. Председатель КМК член-корреспондент РАН Сергей Кабанихин объяснил актуальность темы заседания: «С возможностями нашего мозга все еще не может сравниться никакой компьютер, взять хотя бы соотношение энергоемкости и количества нейронных связей». Председатель СО РАН академик Валентин Пармон сформулировал личный интерес: «Хотелось бы знать, где находится и как действует то хранилище памяти, из которого сознание может извлечь нужную информацию?»

На этот вопрос попытался ответить первый докладчик директор Института перспективных исследований мозга МГУ академик Константин Анохин. Он представил гиперсетевую теорию мозга, выросшую из ранее созданной академиком Петром Анохиным теории функциональных систем. По мнению Константина Анохина, мозг – это когнитом, нейронная гиперсеть, где сосредоточена информация об окружающем мире и взаимодействии с ним. Соответственно, исследователи вводят понятие когнитивных кодов, отвечающих за алгоритм извлечения информации из когнитома и ее реализации в поведении индивида. Физическим носителем когнитивных кодов Константин Анохин обозначил определенные группы нейронов – коги, состоящие из к-нейронов. В одном из экспериментов, например, добровольцам представляли картинки, надписи и звуки на тему «Звездных войн». Исследователи регистрировали нейронный ответ и выявили повышенную реакцию на Люка Скайуокера независимо от того, видел ли испытуемый его портрет, читал имя или слышал голос. Точно такие же реакции следовали на образы Йоды и Дарта Вейдера, поэтому Константин Анохин назвал выявленную точку активации «нейроном джедаев» (точнее, группой к-нейронов, хранящих информацию о том, кто это такие). Академик Анохин рассказал о запуске отечественной программы экспериментов «Прозрачный мозг». У трансгенных мышей выявляются и маркируются к-нейроны, затем в череп животным вживляется «окно» – микроэндоскоп, позволяющий визуально отслеживать нейронные ответы. Получены первые результаты, дающие представление о нейронах-маршрутизаторах, ответственных за выбор мышами направления движения в кольцевом лабиринте и запоминание этих траекторий. Однако как мозгу мыши удается кодировать информацию с первого раза, ученые пока не понимают.

Другую теорию – «Сознание как логически непротиворечивая и предсказательная модель реальности» – представил доктор физико-математических наук Евгений Витяев (Институт математики СО РАН).

Доклад известного популяризатора нейронауки Татьяны Черниговской из Санкт-Петербургского государственного университета был посвящен Homo Semioticus, т. е. человеку, порождающему смыслы. Татьяна Владимировна рассказала о неудачных поисках «гена языка». Таким геном некоторое время считался FOXP2, но его выявили не только у человека. Что интересно, человеческий ген FOXP2 отличается от аналогичного у животных на две аминокислоты, и когда его внедряли мышам, у тех повышалась коммуникативная активность и возрастали акустические способности. Идея «ген и язык» до сих пор пользуется популярностью в научном сообществе, однако, по мнению докладчика, хоть генетические нарушения и могут приводить к коллапсу языковых возможностей, понимание и воспроизведение языка – сложнейший комплекс, вряд ли закодированный в одном гене. Что касается целостной картины генезиса мыслительных процессов, Татьяна Черниговская считает одним из путей к ее выявлению «подглядывание за гениями» – системное изучение дневников, черновиков и писем выдающихся творцов. Причем пути к достижению когнитивных целей, так сказать, неисповедимы. Например, Агата Кристи прекрасно описала в своих детективах героев с двумя совершенно различными когнитивными стилями – Эркюля Пуаро и мисс Марпл.

Доктор биологических наук Максим Киреев из санкт-петербургского Института мозга человека пояснил, как человек обрабатывает многозначную информацию. Иногда выбор верного значения возникает автоматически: например, в конструкции «сухое …ино» буква “в” всплывает сама. Но за счет каких механизмов мозга обеспечивается этот выбор значений, как подавляются невыбираемые? Одним из наиболее вероятных предполагался мозговой механизм торможения.

«Для проверки данной гипотезы мы провели функциональное МРТ-исследование, в котором просили испытуемых достраивать фразы с пропущенными буквами: ре_иновый _ланг – вра_еский _ланг, – рассказал Максим Киреев. – Если человек осознавал несколько вариантов достройки, такие пробы убирались из анализа. При визуализации томограмм мы убедились, что автоматический выбор одного из вариантов достройки многозначного слова происходит на фоне снижения активности гиппокампа”.

Но многие вопросы пока остаются без ответа. И актуальной была приведенная одним из участников заседания цитата нобелиата, первооткрывателя структуры ДНК Джеймса Уотсона: «Большое открытие нам только предстоит сделать – понять, как информация хранится в мозге. И ответ придет от думания, а не от эксперимента».

Ольга Колесова