Московский семинар по когнитивной науке в осеннем семестре 2016 года

С октября по декабрь 2016 года в Психологическом институте РАО по четвергам проходили встречи Московского семинара по когнитивной науке. Три доклада из четырех в прошедшем семестре были посвящены нейробиологической тематике.

Доклад Ольги Владимировны Сысоевой (МЭГ-центр МГППУ) «Базовые функции зрительного восприятия у детей с расстройствами аутистического спектра (РАС)», состоявшийся 27 октября, раскрыл подробности недавно проведенного в МЭГ-центре масштабного исследования зрительного восприятия детей с РАС, результаты которого были опубликованы в журнале Frontiers in Neuroscience. Хотя исследование было психофизиологическим, то есть были получены данные и о психологических аспектах восприятия, и об их нейрофизиологических механизмах, задачей доклада стало продемонстрировать слушателям, что крайне важным является теоретическое предсказание и последующее обнаружение эффектов, характерных для РАС, именно на поведенческом уровне.

Докладчик и ее соавторы (в том числе руководитель МЭГ-центра Татьяна Александровна Строганова, которая приняла активное участие в дискуссии) отталкивались от гипотезы о том, что в основе проблем самого различного уровня, от восприятия до социального поведения, возникающих у детей с РАС по сравнению с типично развивающимися детьми, может лежать недостаточность функции тормозных интернейронов. В отличие от сложных психических функций и форм поведения, таких как коммуникация, на уровне относительно простых, базовых перцептивных функций из данной гипотезы могут быть выведены конкретные следствия, которые можно проверить в эксперименте. В частности, из нарушения процессов торможения в коре могут следовать наблюдавшиеся в работе О.В. Сысоевой с соавторами парадоксальные эффекты в области ориентационной чувствительности и зрительного восприятия движения. Было продемонстрировано, что дети с РАС хуже решают легкие для типично развивающихся детей задачи обнаружения отклонения от вертикали и направления движения стимулов небольшого размера, но лучше справляются с трудными для типично развивающихся детей задачами обнаружения отклонения от диагонали и направления движения крупных низкоконтрастных стимулов.

Доклад Марины Иосифян (Laboratory of Psychopathology and Health Process, Department of Psychology, University of Paris Descartes) «Как эмоции опосредуют ассоциации между тактильным восприятием и восприятием эстетики прекрасного и безобразного в кино» состоялся на семинаре 24 ноября 2016 года. Доклад начался с обзора эмпирических исследований, посвященных кросс-модальным ассоциациям и попыткам их объяснения, охватившим период с конца XIX века и до наших дней. Однако вопрос о том, «откуда берется «тайное знание», что цвет звука флейты – «светлый», а цвет звука контрабаса – «темный», так и не получил за это время окончательного объяснения. В современной психологической науке рассматривается четыре возможных механизма кросс-модальных ассоциаций, основанные на структурном, статистическом, семантическом и эмоциональном соответствии между стимулами в различных модальностях. М. Иосифян подробнее остановилась на гипотезе об опосредующей роли эмоций в музыкально-цветовых и иных кроссмодальных ассоциациях и рассмотрела две линии эмпирических исследований, одна из которых была начата Е.Ю. Артемьевой, а вторая активно реализуется в наши дни С. Палмером и его последователями. Был также сделан подробный обзор существующих эмпирических данных по ассоциациям между конкретными парами свойств стимулов в различных модальностях, таких как цвет, форма, звук, вкус, запах, прикосновение, и между сложными стимулами, представляющими собой произведения искусства (живопись, музыка, кино). В завершение доклада М. Иосифян также представила результаты своего исследования кросс-модальных ассоциаций между фильмами, выражающими эстетику прекрасного и безобразного, и тактильно воспринимаемыми материалами (дерево, стекло, ткань и т.п.), связи между которыми устанавливались или непосредственно по отчетам участников исследования, или опосредованно через оценки, которые участники давали тем же стимулам по шкалам семантического дифференциала Осгуда. В ходе второй части семинара к дискуссии активно подключились слушатели. Обсуждению, тщательному разбору и критике со стороны участников семинара подвергся буквально каждый аспект проведенного исследования, начиная от методических проблем (подбор стимулов и шкал) и заканчивая возможностями интерпретации шкал семантического дифференциала как эмоциональных.

Доклад Филиппа Хайтовича (Сколтех, исследования, включенные в доклад, были поддержаны Российским научным фондом) назывался «Молекулярные механизмы эволюции мозга» состоялся 15 декабря 2016 года и был посвящен демонстрации того, как молекулярные методы анализа могут помочь исследованию эволюции мозга в целом. Одна из центральных линий исследований лаборатории докладчика – использование генетического и транскриптомного анализа в сочетании с данными о синаптогенезе на разных ступенях эволюционного развития мозга (у человека, высших и низших обезьян) и на разных этапах индивидуального развития. Было рассмотрено несколько примеров подобных исследований.

Кроме того, Ф. Хайтович рассказал, как с возрастом и в зависимости от наличия или отсутствия заболеваний, таких как синдром Дауна и расстройства аутистического спектра (РАС), меняется содержание в головном мозге липидов. Этот вопрос важен потому, что для миелинизации волокон в мозге необходимы именно жиры. Было обнаружено, что кривая изменения содержания жиров в мозге в зависимости от возраста организма достаточно постоянна по форме у разных видов, и «растягивается» или «сжимается» в соответствии с продолжительностью жизни, характерной для конкретного вида (например, концентрация жиров в мозге у 20-летнего человека будет соответствовать аналогичной у полуторагодовалой мыши, а 40-летнего человека — двухлетней мыши). В соответствии с этими данными, старение мозга в этом аспекте у человека начинается в среднем в возрасте около 55 лет.

В завершение доклада Филипп Хайтович представил также результаты сопоставительного анализа метаболитов у приматов (людей, шимпанзе и макак) в пяти областях тела: префронтальной коре, мозжечке, первичной зрительной коре, а также в почках и скелетных мышцах. Оказалось, что пропорция различий в метаболитах между шимпанзе и человеком в префронтальной коре головного мозга оказалось очень большой, то есть изменения в префронтальной коре являются человекоспецифичными. Этот результат исследователи ожидали получить, однако наряду с ним их также ожидал сюрприз: самые большие эволюционные изменения при формировании современного человека произошли даже не в префронтальной коре, а в скелетной мускулатуре. Тогда докладчик с сотрудниками поставили серию своих экспериментов, показавших, что изменение диеты шимпанзе на человеческую или ограничение их подвижности не приводит к существенным изменениям метаболитов ни в мозге, ни в мышцах. Поиск причин этих изменений заставил ученых поставить шуточный вопрос: а есть ли различия в мышечной силе между обезьяной и человеком? Когда выяснилось, что должным образом проведенные и задокументированные исследования на эту тему в литературе отсутствуют, исследователи создали специальный прибор, мотивирующий обезьян проходить измерения на динамометре, и показали значительное превосходство шимпанзе и макак над человеком в мышечной силе. Видеодемонстрация прибора в работе и методика нормализации его показателей для межвидовых сравнений вызвали большое оживление и дискуссию среди слушателей.

Состоявшийся 22 декабря предновогодний доклад Розы Михайловны Власовой (CIBORG Lab, Children’s Hospital Los Angeles) «МРТ-морфометрия структур головного мозга: области применения, возможности и ограничения» был призван создать у слушателей базовое представление о методе МРТ-морфометрии и заставить задуматься о том, какие выводы авторы могут и какие не могут делать на основе данных, полученных с применением этого метода. Многие из ограничений метода слушателям удалось сформулировать самостоятельно в ходе дискуссии. В частности, участники семинара обсудили, что необходимо критически относиться к заявлениям о том, что в исследовании были обнаружены проявления нейропластичности, если просто наблюдалось увеличение объема серого или белого вещества головного мозга, и о том, что в исследовании были обнаружены проявления атрофии, если наблюдалось снижение объема серого или белого вещества. Также были рассмотрены основные гипотетические причины, по которым может наблюдаться увеличение объемов серого вещества – появление аксональных коллатералей, новых синапсов, нейрогенез, появление дополнительных глиальных клеток, ангиогенез.

Немалый интерес слушателей вызвали практические аспекты проведения исследований с использованием метода МРТ-морфометрии, в частности, исследований развития мозга, которые требуют МРТ-сканирования здоровых детей в возрасте, начиная от нескольких месяцев. Для многих из участников семинара стало открытием, что такое сканирование может проводиться безопасно для ребенка, без использования наркоза, в состоянии естественного сна.

Все доклады этого семестра можно посмотреть в видеозаписи:

Ольга Сысоева (базовые функции зрительного восприятия при РАС)

Марина Иосифян (кроссмодальные ассоциации и кино)

Филипп Хайтович (молекулярные механизмы эволюции мозга): часть 1, часть 2

Роза Власова (МРТ-морфометрия): часть 1, часть 2.