Главная » Тема номера

Два мозга работают в паре. НО КАК?

Профессор Т.В.Черниговская с единомышленниками Фото И.Утехина

Профессор Т.В.Черниговская с единомышленниками Фото И.Утехина

Ученые СПбГУ завершили эксперименты по изучению человеческого мозга, проводившиеся последние два года лингвистами, психологами и физиологами по грантам РФФИ. Руководитель проекта, доктор биологических и доктор филологических наук, профессор СПбГУ Татьяна Владимировна ЧЕРНИГОВСКАЯ рассказывает о новейших исследованиях в когнитивных науках, проводимых в Университете. В частности, о том, как человек и его мозг принимают решения.

Как люди решают задачи вдвоем? Как человеку удается настроиться на другого? Как на его решение влияет то, что делает партнер? Что происходит в мозгу каждого из двух участников, когда они решают совместную задачу? Эти вопросы исследовались в экспериментах, которые проводились в Университете по грантам РФФИ в 2009–2010 гг.
— Было всего 20 грантов на всю страну по Междисциплинарным ориентированным когнитивным исследованиям и один грант был наш. Большой грант РФФИ на 2 года. Наши эксперименты были построены так, что участники определенные задачи выполняли сообща. А мы изучали, что происходит у каждого в мозгу, — рассказывает Татьяна Владимировна Черниговская. — Задача интересная, и она решалась совместно разными специалистами: лингвистами (лаборатория когнитивных исследований и в первую очередь И.В.Утехин), психологами (В.М.Аллахвердов и сотрудники возглавляемой им кафедры общей психологии) и физиологами (И.Е.Кануников и сотрудники биофака).
Эксперименты провели, сейчас обрабатываем данные и думаем, как наиболее эффективно продолжать работу. Отчет о работе написан и принят (в феврале 2011 г. в РФФИ была специальная отчетная сессия — для итогов больших грантов, а обычно такого не бывает). Теперь настала пора писать статьи о наших исследованиях в международные научные рейтинговые журналы. Устраиваем семинары, где рассказываем друг другу, какие сделали выводы, как каждый объясняет те или иные наблюдения, ругаем друг друга, высказываем претензии по поводу совместимости применяемых методик. Идет нормальный процесс обсуждения результатов масштабных экспериментов, которые проводились два года. Важно понять, как полученные данные стыкуются друг с другом, встают вопросы трактовки, вопросы осмысления результатов.

Проблема: томограф для двоих?

В последние годы ученым стало понятно, что нужно изучать не одного человека отдельно, а пары людей или даже группы. Ведь реальные жизненные задачи человек выполняет не один, а в совместной деятельности, в команде еще с кем-то. И человеческий мозг работает не индивидуально, не в изоляции, а «в компании» с другими мозгами.
Даже общение с самим собой — это диалог, хоть и внутренний. А еще есть диалог внешний, с партнером, с которым мы выполняем общую задачу.
— И ученые стали говорить о том, что неплохо бы зафиксировать, что происходит в мозгу у людей, которые работают в команде, — объясняет профессор Т.В.Черниговская. — В Финляндии есть очень сильная исследовательница Риита Хаари (она приезжала в СПбГУ в 2006 г. и делала большой доклад, когда мы организовали международный когнитивный конгресс). Она говорила: очередная задача, которая стоит перед исследователями мозга — как фиксировать то, что происходит в мозгу двоих людей, которые работают в паре. Технически это сделать довольно сложно. Обычные методы изучения деятельности мозга — это мозговое картирование: позитронно-эмиссионная томография или функциональный магнитный резонанс. Но как изучать сразу двоих, сразу два мозга?

— И нигде, наверное, нет двух томографов рядом? Это ж такие махины, к тому же дорогущие…

— Нужны не просто два томографа, еще необходимо согласовать их. Но я читала о том, что уже существует томограф на двоих… «Двойного» томографа у нас нет. Но есть возможность фиксировать биоэлектическую активность мозга, например, энцефалографом — и это наши биологи делали.
Успех пары зависит от успешной работы обоих — как же два мозга настраиваются, чтобы успешно выполнить общую задачу? Что происходит в мозгу у каждого?
И мы видим, что у одного испытуемого активны одни зоны головного мозга, а у партнера — другие, но при этом они успешно решают совместную задачу. О чем это говорит? Например, о том, что они решают ее разными способами. Картина сложная — вот почему мы так долго анализируем полученные данные. Конечно, мы и не ожидали увидеть два одинаковых мозга с активностью одних и тех же зон — это было бы слишком просто, и так никогда не бывает.

— Не обязательно картина одинаковая. Но вы могли бы увидеть какое-то сходство активности — может, главных, доминантных участков мозга, основных ритмов?

— Примерно такую картину мы и получили. Выявлены корреляты в определенных зонах, где они начали совпадать… Но полученные нами данные сложно анализировать, потому что это работа новаторская — для мира, а не только для нас. И поэтому надо сильно думать, чтобы понимать, что эти кривые значат.
Мы должны психологическую задачу свести с задачей, которую решает мозг — что не так-то просто. Нет однозначного соответствия, нет четкой картины: допустим, в эту милисекунду активна такая-то зона, а это значит… А что это значит, непонятно, нет простого ответа.

Эксперимент первый

Человек смотрит в зеркало — но видит не себя, а перевернутое изображение. Мы к этому привыкли и не замечаем «подмены». Но многим порой почему-то кажется, что на фотографиях они не похожи сами на себя. Может, как раз из-за того, что фото дает прямое, а не привычное нам зеркальное изображение.
А если показать человеку известную картину — но в зеркальном изображении? Догадается ли он, что картину перевернули слева направо?.. Такой была первая серия экспериментов. Два человека видели на мониторе репродукции живописных полотен. Часть из этих картин соответствовала оригиналам, а другие были зеркально перевернуты. И задача испытуемых была понять, какая из картин дана прямо, а какая перевернута.
— Было несколько этапов: вначале оба участника (но порознь) видели одну и ту же картину и каждый решал, перевернута ли она. Потом они знакомились с позицией партнера. В этот момент каждый соображал: я ориентируюсь на себя или доверяю авторитету партнера? Может, знаю, что он в живописи ориентируется лучше. Или он внимательнее смотрит и различает важные подробности. Это важный этап — тут определяется степень доверия друг к другу. А также степень конформизма: буду настаивать на своем решении или согласен сдать свои позиции и переложу на партнера ответственность за решение?
На следующем этапе они обсуждали друг с другом свои мнения и сообща решали, кто же прав, аргументировали друг другу свою точку зрения, возражали партнеру или соглашались с ним… Процесс их обсуждения фиксировался диктофоном.

— Картины были общеизвестные? Ведь если человек не видел картину прежде, то как он примет решение?

— Достаточно известные, но не первого ряда, не массовые. «Джоконды», скажем, не было… Но оказалось, для того чтобы принять верное решение, знакомства с конкретной картиной не требуется. Нам ведь было не столь важно, угадают они или нет. Важнее то, как быстро они смогут договориться между собой и примут общее решение.
Когда они обсуждали, были, например, такие аргументы: «А почему ты решил, что она перевернута?» — «Да потому что Богоматерь обычно держит младенца на левой руке…» Или другой аргумент: обычно движение идет с правого нижнего угла в левый верхний.

— То есть человеку нужно аргументированно, вербально объяснить партнеру свою точку зрения. И выслушать его…

— На одном из этапов — когда они обсуждают позиции и вырабатывают общую точку зрения.
В этом эксперименте мы затрагиваем кусочек темы, которая выводит на многие области знания. Как люди принимают решения? Опираются ли они при этом на причинно-следственные связи, на знания. Первый вариант, взвешенный: я знаю ситуацию в мире, тенденции развития — поэтому поступлю так. Второй вариант, импульсивный: да провались оно всё пропадом, вот решил так и всё тут!.. Эту тему многие исследуют, потому что от решения зависят многие социальные последствия.

Эксперимент второй

Взрослые тоже любят играть. Например, строить объемные фигуры из конструктора «Лего». А если строить не по картинке, а вслепую? Да еще когда твоими действиями управляет неизвестный, сидящий за ширмой. Говорят, что организаторы выдали ему уже собранную конструкцию. И глядя на нее, он сообщает тебе, что нужно делать, чтобы собрать такую же из деталей твоего конструктора.
— Такой была вторая серия экспериментов. Люди сидели друг напротив друга, а между ними — непрозрачная ширма. Один из пары был ведущим, а другой — ведомым. Роли назначались нами, но в следующем эксперименте мы их могли и поменять, — рассказывает профессор Т.В.Черниговская. — Задача ведущего: объяснить ведомому, что куда нужно присоединить, чтобы получить конструкцию, находящуюся у него перед глазами. Детали конструктора «Лего» разные по цвету и по форме. Но специально были подобраны такие, которые трудно назвать, — не конкретные зайчики или яблочки.
Они могли говорить: «Возьми синюю штучку — она на домик похожа. И ты ее слева сверху присоедини…» А слева — это что значит? Для кого слева? Задача ведущего — встать на позицию ведомого и смотреть на детали его глазами.
Были и другие эксперименты, когда ведущий должен был так описать лежащие перед ним в определённом порядке фотографии облаков, чтобы ведомый мог сложить такой же «рисунок».
Но и в том, и другом случае он должен как бы влезть в чужую голову — в когнитивной науке это называется по-английски «Theory of Mind», а по-русски «Способность строить модель сознания другого человека». Такая способность, вроде бы, присуща только человеку. И ею обладает только взрослый. Маленький ребенок так не может делать.

— Почему не может? Ведь ребенок эффективно управляет взрослыми — значит, может как-то прогнозировать их реакцию. Видимо, он строит и модель сознания взрослого. Разве нет?

— Зависит от возраста. Такая способность появляется года в четыре. Маленький ребенок считает, что всеми его знаниями обладает каждый. Он не понимает, что вы не знаете о том, что у него в кармане лежит, предположим, машинка или конфета. Он думает, что это всем известно. И психологи говорят: если ребенок начинает врать — это хороший признак, он свидетельствует о развитии его мозга. Он понял, что у нас с вами разные знания — и он может утаить что-то, припрятать, исказить информацию — и вы об этом можете и не знать.
Аутичные дети и больные шизофренией обладают такой способностью в очень слабой степени или не обладают вообще. Поэтому, чтобы мы могли сравнивать с нормой, в нашем эксперименте участвовали больные шизофренией в разных сочетаниях пар: больной — здоровый, больной — больной, больной — врач.
Исследование пар, которые общаются друг с другом через ширму, — это называется «социально распределенное внимание». Эта серия экспериментов идет параллельно с первой, по другим грантам, но входит в общее русло наших исследований. Такие эксперименты мы ведем уже не один год. У нас накоплена гора данных, которые еще предстоит анализировать.

Алгоритм: найти общую дорогу

— Что в этом эксперименте изучается? Как люди принимают решение?

— Да, как принимают решение, как быстро ведущий может объяснить ведомому, какими средствами он это делает. В его арсенале — только речь, он не может показать фигуру, не может и посмотреть, что у партнера получается, правильно ли тот строит (обратная связь — тоже только через общение, причем эту связь нужно еще организовать).

— И партнер не всегда может объяснить, описать словами, что же у него получается…

— Они поставлены в жесткую ситуацию: пользоваться только языком. Мы снимаем эксперимент на две профессиональных видеокамеры, с обеих сторон ширмы. А потом монтируем на экране и синхронизируем изображение — так, чтобы было видно обоих. Их обсуждение записывается на диктофон и после разговор траскрибируется — студенты, магистранты, аспиранты нам помогают в этом. Для анализа разговора используем специально приобретенную для этих целей дорогую программу «Трансана», которая обычно применяется в социологических исследованиях.

— Вы хотели выделить механизмы объяснения?

— Мы хотим понять, какими средствами они пользуются, чтобы, несмотря на серьезно осложненные условия, тем не менее добиться результата. В случае успеха алгоритм — такой (хотя они слово «алгоритм» могут и не знать). Для начала они должны были бы договориться о «правилах игры». Например, выложить все детали и их назвать: «Пусть зеленая закорючка, похожая на букву «Г», будет у нас «крючок». Ты правильно меня понял?..» Обязательно нужно переспрашивать, нужны этапы проверки: «У тебя что сейчас получилось?..» Они должны договориться и об ориентации: «Когда я говорю «слева» — это для тебя слева, понял?»
В разговоре важны метафоры. Если им удается подобрать подходящее название для абстрактных фигур, это сильно облегчает дело. И успех зависит от них двоих. Если каждый тянет одеяло на себя, ничего не получится. Они должны научиться эффективно взаимодействовать…
Желание договориться — это основа социального взаимодействия в жизни, уже без всяких экспериментов. Наши разговоры с вами, например, будут успешными, если будет общее желание найти общую дорогу.
По видеозаписи мы видим жесты, которые сами партнеры не замечают. Например, ведущий пальцем тычет: «Вот сюда, сюда ее толкай!» Или: «Ну, посмотри же внимательней туда!..» Совместив видеоизображение, аудиозапись и синхронизировав их, мы получаем громадное количество материала для анализа.

— И это вы делали без энцефалограммы?

— Мы бы и хотели, но как это осуществить? Физиологи, сразу скажут нашим информантам: мы не хотим, чтобы вы моргали, говорили, головой кивали и пальцем тыкали! Но это же невозможно выполнить! А если не выполнить их условия, картина искажается… В мире такие задачи научились решать — выработали специальные компьютерные программы, которые могут «вычитать» постороннее внешнее воздействие: моторику, моргание, артикуляторное движение челюстей. У нас таких программ, к сожалению, пока нет.

— А вообще в мире подобные исследования ведутся?

— Нечто подобное нашей второй серии экспериментов (с ширмой) делается в рамках социологии: изучают, как идет разговор. Эта область исследований называется «Talk-in-Interaction» (социальное взаимодействие). И методы анализа говорящих пар мы взяли из социологии. А лингвистический подход прежде не был использован — это новое, мы применяем впервые. И впервые применен мультидисциплинарный подход к исследованиям с точки зрения лингвистики, психологии, социологии, когнитивных наук.

Участники: испытать себя

— Какие стимулы были для участников? Зачем им это было нужно — решать задачи?

— В разных сериях экспериментов — разные стимулы. В экспериментах с ширмой они трудились просто из интереса — испытать себя. А участникам экспериментов с живописью платили деньги за успешное решение задачи. И плюс кураж, если сумел, победил, сделал! Но с платой было устроено тонко. Там может быть два вида разных совпадений. Первое: совпало с оригиналом, и второе: совпало друг с другом. И второе нас интересовало гораздо больше, чем первое. Они просто угадали верное решение (нас это не волновало) — или они сумели придти к общему решению (а вот это ценно).
Но обнаружился любопытный эффект. В нескольких сериях эксперимента пары научились вырабатывать общие ключи. Скажем, смотрели, не делает ли персонаж левой рукой то, что он должен делать правой. Или: это должно быть всегда вверху. Если они вырабатывали такие ключи, то они чаще картины угадывали!
Резюме: мы изучали, как сделать так, чтобы люди успешно выполняли задачи вдвоем. И при возможности исследовали, что при этом происходит у них в мозгу. За счет чего идет у них совместная настройка? В какой зоне мозга происходит совпадение?.. Над результатами еще долго будем думать.

— Как подбирались партнеры в экспериментах? Они знали друг друга до этого? Их связывали какие-то отношения прежде? Ведь это влияет на результаты…

— Кто-то знал, а кто-то не знал. И это фиксировалось, за этим следили психологи. Они прекрасно отдают себе отчет в том, какие факторы влияют на результаты эксперимента. Могу сказать точно: у нас не было «мутных» ситуаций, когда мы не понимали, знают они друг друга или не знают… И это хорошо, ясность здесь нужна. Ситуации контролировались, мы знали, когда что происходит и кто игроки в паре.

— Как вы набирали участников экспериментов?

— Было много студентов, было много не студентов (специально). Были люди разного уровня образования, разного социального статуса. Не обязательно в парах сидели математики, которые привыкли вырабатывать алгоритмы. Часть экспериментов выполнены детьми — и это дало очень неожиданные результаты. Опыты показали то, чего мы не ждали: что дети способны договориться! Хотя они не могли этого сделать — согласно всем учебникам.

— Какого возраста дети?

— Есть одна запись — когда я ее увидела, то была потрясена. Там один мальчик лет четырех — гениальный, из него может вырасти Эйнштейн! При первой же встрече, в самом начале мальчик говорит: «Та-а-ак, давай я тебе объясню, как мы будем действовать!» Представляете? Это не каждый взрослый может сообразить. Мучаются часами, пока до них дойдет, что надо договориться о правилах игры! А тут ребёнок размером с куклу, серьезный такой. И он еще переспрашивает: «Ты понял меня?» Этот ребенок выполнял все правила, которые нужны…

— Смешанные пары делали: ребенок — взрослый? Кто был ведущим?

— Были пары, где руководил взрослый. Но было бы интересно посмотреть и обратную картину.

— Но тогда надо того и другого специально настраивать…

— Конечно. Чтобы у взрослого не было отторжения, а у ребенка — страха. Он ведь может подумать, что взрослый-то лучше всё знает априори… Задача сложная, нужно много психологических факторов учитывать: тип взрослого, его конформизм или диктаторские замашки, а также тип ребенка: застенчивый он или наглый.

Исследователи: параллельными коридорами

— Почему в первой серии экспериментов была именно живопись?

— Не случайно. Профессор В.М.Аллах­вер­дов давно изучает, как люди решают задачи совместно. Как они делят или умножают большие числа — например, 6-значное на 7-значное, когда результат так просто не сосчитать. Как они настраиваются друг на друга в паре? Насколько этот процесс выводится в сознание?.. У них получаются поразительные результаты, необъяснимые. После того, как пара поработала совместно, они почему-то стали чаще выбирать правильный ответ! Откуда такая способность?
Я приставала к Виктору Михайловичу с вопросом: «Из ваших экспериментов следует, что сознание совсем не участвует в принятии решения?» — А он в ответ: «Конечно не участвует…» Его идея: все решения принимаются не на уровне сознания, а как-то вне его, а сознание лишь присутствует при этом, иногда подключается.
И еще он считает, что приборы никогда ничего не покажут, потому что физиологи не знают, что искать.

— Не знают, куда смотреть и что измерять.

— И что они намеряют тысячи кривых, но это нисколько нам не поможет. Психологи и физиологи в когнитивных задачах высокого ранга прежде никогда не участвовали вместе — только в простых психофизиологических задачах, где все давно договорились друг с другом. У них противоположные позиции. Физиологи говорят: вы нам дайте четкую задачу! А психологи в ответ: мы не можем дать вам четкую задачу…

— А идея их совместить — ваша? Сверхзадача: чтобы пара из психолога и физиолога работала вместе?

— Да, я убеждена, что нужно искать совместные пути, которые помогут психологам и физиологам найти общий язык и общую линию действий. Они не должны ходить по параллельным коридорам. И я уверена в успехе. Другое дело, что это небыстрый путь. Но это путь, по которому идут ведущие коллективы мира.
Когнитивная наука — это конвергенция наук, их взаимопроникновение. Те сложные задачи, которые мы ставим, не может решить отдельно лингвист, отдельно психолог или отдельно физиолог. Какие бы сверхмощные аппараты у них ни были. Потому что для любого аппарата нужно задачу правильно поставить. Иначе он такое намеряет… И мы столкнемся с тем, что было во второй половине ХХ века: количество экспериментального материала вываливалось каждый день такое, что даже познакомиться с ним невозможно — не то что использовать в работе. И к тому же эти статьи непереводимы, у каждой науки свой язык.

— Каждый копает свою ямку и они не видят друг друга…

— В каком-то интервью я это назвала «тоннельной наукой». Каждый червяк роет свою траншею (мы не говорим о плохих ученых, только о тех, кто хорошо знает свою область, честно и много работает), но траншеи не пересекаются. А если случайно они встречаются, то не могут договориться и копать вместе… Общий язык разным наукам очень трудно выработать — даже в ситуации, когда термины общие. От них только хуже, потому что эти термины значат разное!
Задача когнитивной науки XXI века: добиться конвергенции разных наук и разных ученых. А для этого важно давать образование другого типа.

Образование иного уровня: совместить несовместимое

— У вас же на кафедре открыта новая магистратура?

— Президент Обама выделил всего 4 приоритетных научных направления, которые он будет финансировать — и когнитивная наука в их числе. Это передовой край, где ведущие страны будут конкурировать, и Россия не должна отставать.
Мы хотим открыть в СПбГУ межфакультетскую магистратуру по когнитивной науке. А пока у нас на кафедре в прошлом году открыли магистратуру «Когнитивные исследования: междисциплинарный подход к языку». Там читают психофизиологию, биологические основы языка и речи, когнитивную психологию. У магистрантов, которых мы выпустим через год, будет образование комплексное — лингвистическое, психологическое и биологическое… Подобные магистратуры откроют биологи и психологи, а потом мы их объединим.

— Как это будет происходить?

— Это будет образование нового типа. Мы хотим, чтобы магистранты один день учились на биофаке, другой день — на психфаке, а третий — на филфаке. И принимать будем бакалавров разных, и биологов, и психологов, и лингвистов. И тогда филологи получат биологическую и психологическую подготовку, точно так же — биологи и психологи. У них будет триединая подготовка сразу по трем наукам.
Начало уже положено. Я читаю курсы по нейролингвистике на трех факультетах: на филфаке, у нас на кафедре, на биофаке и на медфаке. Названия курсов одинаковое «Нейролингвистика», а содержание разное. Филологам я рассказываю устройство нервной системы, а биологам и медикам — что такое фонемы и морфемы. Для биологов это общенаучный курс, а для медиков — более прикладной: я с ними больше обсуждаю изменения мышления и речи при разных патологиях.
Идея таких мультидисциплинарных программ активно развивается: в Курчатовском институте, например, создан факультет, где обучают одновременно нейронаукам и физике. На Западе эта линия идет на всю катушку — и мы не должны отставать. Россия всегда славилась широким подходом к образованию и многоплановостью, поэтому, когда пошел «отток мозгов» из нашей страны, русские легко приспосабливались за границей и были там успешны. Ученые из России могут сопрягать вместе разные понятия, за счет этого русское мышление такое креативное — поле ассоциаций широкое.

— Где будут работать выпускники этой магистратуры?

— Если мы хотим оставить их в России, нужно готовить для них рабочие места. Выпускники направления «Психолингвистика и нейролингвистика» (эту магистратуру мы открыли давно) либо остаются на кафедре и преподают, либо работают в лаборатории когнитивных исследований СПбГУ. Их с удовольствием возьмет Святослав Медведев в Институт мозга человека РАН. Знают о них и на Западе. Недавно, например, мне написал Майкл Ульман, который возглавляет отдел нейролингвистики в Джорджтаунском университете (США). Он приглашает наших выпускников туда на любые вакансии — хоть на PhD, хоть на посдоковские. Какие требования? Знать психолингвистику, экспериментально-психологические методы, патологии языка и речи, механизмы освоения языка детьми, физиологические и психолингвистические методики. Все наши сильные выпускники удовлетворяют этим требованиям, могут выходить на мировой рынок и легко найдут там себе применение.
Но наша задача — не готовить выпускников на экспорт, а организовать исследовательский центр по когнитивным наукам внутри Университета. Там будут работать и лингвисты, и психологи, и физиологи, и медики. Это и будет передний край современной российской науки,— той, где мы можем конкурировать с наукой мировой.

Евгений ГОЛУБЕВ

Новости СПбГУ