Святослав Медведев - Наталья Бехтерева – какой мы ее знали

Механизм детекции и детерминации ошибок

А – исследования конца 1960-х годов. Суперпозиция вызванных изменений напряжения кислорода в тесте на оперативную память. Регистрация с помощью вживленных электродов. Справа – типичный «детектор» ошибки в хвостатом ядре мозга (из книги: Бехтерева Н. П. Нейрофизиологические аспекты мыслительной деятельности. Л.: Наука, 1971);

Б – исследования начала XXI века. Независимые компоненты когнитивных вызванных потенциалов мозга при тесте на математические операции. Регистрация с помощью накожных электродов. Слева – топография компонента, справа – электромагнитная томография низкого разрешения, в центре – временная динамика компонента при правильном и ошибочном выполнении теста (из книги: Kropotov J. D. Quantitative EEG, event related potentials and neurotherapy – Academic Press, Elsevier: 2009).

Как видно из рисунка, негативность ошибки в действительности состоит из трех независимых компонентов, один из которых генерируется в дорсальной (когнитивной) части передней поясной извилины, а другой генерируется нейронами в задней части поясной извилины. Третий компонент генерируется в премоторной области коры за несколько сотен миллисекунд до совершения ошибки. Он локализован в части коры, которая является корковым выходом базальных ганглиев. Как видим, круг замкнулся: детерминаторы ошибок, обнаруженные Натальей Петровной в базальных ганглиях, отражаются в компонентах вызванных потенциалов, генерируемых в премоторной коре, в то время как детекторы ошибок, свидетельствующие о совершенной ошибке и вносящие вклад в негативность ошибки, локализованы в поясной извилине.

Мы не будем здесь подробно останавливаться на теории, которая может быть основана на этих данных. Для нас важно то, что феномен детекции ошибок, впервые открытый Натальей Петровной, показал существование в мозгу специальной системы, в которой ожидаемые действия сравниваются с реальными действиями и в которой полученный сигнал рассогласования используется для последующей коррекции поведения.

Как известно, нет ничего более практичного хорошей теории. Поэтому разработанная Натальей Петровной теория и факт наличия нейронов-детекторов ошибок в поясной извилине позволили подвести нейрофизиологическую основу для применения стереотактической цингулотомии при навязчивых состояниях. Современная цингулотомия – это стереотактическая операция, при которой осуществляется криодеструкция небольшой зоны поясной извилины. Предполагается, что нейроны-детекторы ошибок гиперактивированы у больных с навязчивыми состояниями. Активность этих нейронов заставляет таких больных вновь и вновь корректировать свои действия, которые, по сути, не являются ошибочными, Например, гиперактивность нейронов поясной извилины активирует двигательные нейроны мозга, заставляя больного навязчиво мыть руки до крови, несмотря на то что руки идеально чистые.

В Институте мозга человека выпонены десятки таких стереотактических операций на больных с навязчивыми состояниями, в результате больные смогли вернуться к нормальной жизни. Успехи этих операций позволили ученикам Н. П. Бехтеревой применить цингулотомию для коррекции навязчивых состояний у больных с героиновой зависимостью. Авторы этой методики – Святослав Всеволодович Медведев, Андрей Дмитриевич Аничков и Юрий Израилевич Поляков – ученики Натальи Петровны.

В последние годы феномен детекции ошибок был одной из любимых тем Натальи Петровны. На своем 80-летнем юбилее она выступила с докладом на эту тему в Санкт-Петербургском научном центре. Председательствовал лауреат Нобелевской премии по физике академик Жорес Алферов. Доклад как всегда был сделан блестяще. И нужно было видеть, как горели глаза у этой, уже немолодой, женщины! Об этих глазах нужно сказать отдельно.

Впервые я встретился с Натальей Петровной в начале 1972 года, когда после окончания физического факультета Ленинградского государственного университета был принят в аспирантуру. Экзамен мне пришлось сдавать самой Наталье Петровне, причем на английском языке. Потом она стала говорить о проблеме изучения психики с помощью физиологических методов. Я и сейчас помню, каким энтузиазмом горели у нее тогда глаза. Эти глаза производили двойственное впечатление. С одной стороны, это были голубые глаза восторженной, романтически настроенной девушки, которая верит, и верит безоглядно, а с другой стороны, это были бездонные синие глаза умудренного опытом мыслителя, знающего значительно больше, чем все окружающие, и делавшего над собой усилия убедить в своей правоте этих других.

Поступив в 1972 году в аспирантуру к Наталье Петровне, я стал читать книги по физиологии мозга и был несколько обескуражен почерпнутой информацией. Дело в том, что клинические наблюдения, доступные к тому времени, однозначно указывали, что базальные ганглии вовлечены в контроль движений. Нарушения этих подкорковых областей мозга были отмечены при болезни Паркинсона (связанной, прежде всего, с ограничением двигательной активности) и при болезни Гантингтона (связанной с появлением непроизвольных движений). Таким образом, классическая концепция о двигательной функции базальных ганглиев была доминирующей в 1960– 1970-х годах. Базальные ганглии назывались тогда элементами экстрапирамидной системы, поскольку отмечались два типа двигательных нарушений: синдром нарушения пирамидного тракта, характеризующийся параличом и спастичностью, и так называемый экстрапирамидный синдром, характеризующийся непроизвольными движениями, мышечной ригидностью и неподвижностью без паралича. Для лечения болезни Паркинсона использовалось лекарство леводопа – предшественник медиатора дофамина, модулирующего переработку информации в базальных ганглиях. В тех случаях, когда лекарства не помогали, использовались стереотаксические операции по разрушению определенных областей в тех же базальных ганглиях.

Мне как начинающему нейрофизиологу было трудно увязать эти данные с основной темой наших исследований – поиском мозговых коррелят мыслительной деятельности при исследовании показателей жизнедеятельности мозга, регистрируемых с электродов, вживляемых в базальные ганглии и таламус. Но Наталья Петровна очень доходчиво мне все объяснила. Во-первых, при нарушении базальных ганглиев страдают не только движения, но и когнитивные функции. Вовторых, мысль, по выражению Сеченова, – это неосуществленное движение. В-третьих, уже первые исследования, проводимые в отделе нейрофизиологии человека, показали, что базальные ганглии вовлечены не только в движения, но и в более сложные функции.

Читать дальше