"Моя тема называется электрофизиологическое корреляты сознания в слуховой модальности. Иными словами, как мы слышим. Грубо говоря, в мозге существуют процессы и системы, отвечающие за разные функции организма: сон, движение, дыхание, внимание, память, и так далее. А есть сознание, которое нельзя с уверенностью назвать функцией. Оно и есть системы мозга, создающие и поддерживающие его.

Сознание неуловимо для науки тем, что его как будто бы не существует в объективном мире, в мире вещей. Например, человек смотрит на стол, но в его черепной коробке стола нет. В мозге будет активность нейронов, специфически связанная  с образом этого стола, но вопрос в том, где находится образ. Образ находится в сознании, а сознание это… Возможно, это виртуальное пространство. Декарт сказал бы, что это душа. Это старая психофизическая проблема, но она никуда не исчезла и наука вынуждена считаться с ней.

Наука о сознании отличается от многих других тем, что берет очень высокую философскую планку и пытается с ней работать. В других науках  субъектность и субъективность  можно временно отложить  в сторону. А для науки о сознании они часть вопроса: мы смотрим на мир из сознания, мы никогда не выключаем его — только когда нас нет.  

Но что же такое сознание? Предположим, что это некое виртуальное пространство, где есть образы. Я изучаю, в какой момент времени, какие процессы и события в мозге их создают и поддерживают. В моем случае это мир слуховой системы: все возможные и существующие звуки. Какова их анатомия, архитектура и физиология"

А как ты пришел к тому, чтобы изучать мозг? Ведь изначально твоя специальность на бакалавриате не была связана с исследованиями в этой области. 

Удивительным образом, в детстве я всегда хотел стать ученым, мультики смотрел про Декстера. После окончания школы передо мной встал выбор, какую профессию выбрать. Рассуждал я по-детски: на живопись я не пойду, потому что сам научусь. До сих пор не доучился. На журналистику не пойду, потому что вроде как пишу неплохо. Это было очень самонадеянно, но все же. На медицину не хотел, потому что не мог: к двенадцатому классу мои отметки, скажем так, несколько ухудшились. Физика большой лиги с этими их коллайдерами… в детском саду перемножал двузначные в уме, а под конец школы запустил и математику, честно говоря.

Я тогда не знал, что наука о мозге — это прерогатива не только врачей, и даже не столько. И я тогда выбрал психологию, ошибочно и наивно полагая, что это поможет мне разобраться в людях.

Еще на первом курсе бакалавриата я узнал, что после психфака можно заниматься нейронаукой — это зонтичный термин, объединяющий биологию, математику, нейробиологию, физиологию. Разные области, включая медицину. Я писал свою магистерскую работу под руководством Талиса Бахмана (нейробиолог, профессор Тартуского университета, главный редактор журнала Consciousness and Cognition — прим.ред), с которым мы занимались тем, что на английском называется mental imagery — это ментальное воображение, когда человека просят представить себе точку и двигать ее воображением. В это время мы смотрим, какие зоны мозга включается в этот процесс, как работает воображение и чем это отличается от зрительного восприятия той же движущейся точки.

В Эстонии, насколько мне известно, на тот момент было две лаборатории, которые занимались когнитивной нейронаукой. Одна недалеко от торгового центра Solaris в здании Академической библиотеки. Другая в Тарту, и там также изучали сон.

После магистратуры пришлось взять паузу, я выучил программирование и несколько лет работал разработчиком в разных сферах от кибербезопасности до интернета вещей. Программирование интересное, но хотелось вернуться, заниматься тем, чем сейчас, и через некоторое время я поступил на докторантуру в университет Турку. Он чем-то похож на Тартуский, только больше. Там очень мощная научная группа с близкими идеями и хорошая исследовательская среда.

И вот теперь ты изучаешь, как нашим сознанием воспринимается слух. Но как  это можно уловить и измерить?

У нас есть ряд методов для работы с человеческим мозгом. Если не считать вскрытие, которое недопустимо на живом человеке или животном, а в случае мертвого мозга мы ничего не узнаем, то есть два основных метода: магнитно-резонансная томография (МРТ) и электроэнцефалография (ЭЭГ). МРТ (точнее, фМРТ) — это когда человека погружают  в большой сканер и с помощью магнитного резонанса смотрят на изменения объема потребляемого кислорода в различных отделах мозга. Те отделы, чьи нейроны активнее, чем обычно, например, при выполнении экспериментальной задачи, потребляют больше энергии и локальный кровоток вокруг них усиливается. МРТ всем хорош, только медленный: быстрый каскад когнитивных процессов он не видит. МРТ не расскажет, через сколько миллисекунд с момента удара звуковой волны в барабанную перепонку я услышал звук. Кроме того, есть инфракрасная спетроскопия (FNIRS), магнитоэнцефалография (МЭГ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), ультразвук и кое-что еще, равно как и причины по которым они редко используются. 

Я же работаю с ЭЭГ. С точки зрения испытуемого — это когда человеку на голову надевается шапка из электродов, и они считывают электрическую активность мозга с поверхности головы. ЭЭГ "видит" мозг со скоростью электричества и мы можем в реальном времени наблюдать изменения когнитивных процессов. Но есть у неё  минус, противоположный МРТ: поскольку ток из разных отделов коры, проходя череп и скальп, "размывается" по поверхности, трудно определить, откуда он прибыл. Кроме того, движения глаз, микродвижения головы, потение, дыхание и даже работа сердца создают дополнительный электрический шум. Обрабатывать сигнал, отделяя его мозговой источник от шума - отдельная большая наука. Потому так трудно сравнить результаты двух ЭЭГ экспериментов между собой.    

Если вкратце погружаться в премудрости когнитивной ЭЭГ, один из ее вариантов предполагает много повторений экспериментальных проб. То есть, человек выполняет задание не один раз, а 800. Это занимаетполтора-три часа. Тогда шум, который есть в каждой из этих проб сам себя отменит, будучи нормально распределенным. Хотелось бы сказать "и таким образом мы получаем чистый сигнал", но все сложнее. 

И все-таки ЭЭГ идеально подходит для изучения сознания, потому что отвечает на вопрос "когда?". На вопрос "где?" тоже можно ответить, сравнивая результаты с МРТ, проводя двойные исследования и множественные эксперименты. Наконец, существует "чёрная магия" локализации источников сигнала. Это когда с помощью математического аппарата определяется источник в мозге, вызвавший ЭЭГ. Увы, таким образом можно получить не железобетонный ответ, а только лишь аппроксимацию, некое приближение к правде. Но когда ты видишь относительно разумный результат, то есть такой, что сходится с предыдущими открытиями в области, более менее ожидаемый и вероятный, то можно сделать примерный вывод. 

Но, к сожалению, ЭЭГ читает далеко не весь мозг, а только активность перпендикулярно расположенных к поверхности головы пирамидных нейронов. Но по иронии судьбы именно они находятся в списке наиболее вероятных нейрокоррелятов сознания. 

Во время исследований мы выясняем, какая активность мозга связана именно с сознанием, а не со всем остальным. Как это сделать? У сознания есть два основных аспекта: это уровень и содержание. Нулевой уровень сознания — это, допустим, кома, а максимальный — это психическая ажитация, когда человек абсолютно включен и может быть достаточно нервным, у него максимальный уровень бодрствования. Содержание — это происходящее в данный момент. Все, что я вижу, слышу, чувствую, о чем думаю.

Я занимаюсь именно последним аспектом: как понять, что какая-то область или функция мозга связана именно с содержанием? Нужно сравнить, когда что-то не попадает в сознание с тем, когда что-то туда попадает. Но сделать это просто включив или отключив звук не получится. Это нарушает принцип о том, что мир должен быть одним и тем же. Потому что, если сравнивать наличие и физическое отсутствие звука, то именно это может повлиять на активность мозга. Нужно создать особые условия, при которых физическая реальность будет одной и той же: одна и та же лаборатория, один и тот же стул… но со звуком сложнее. Человек должен в половине случаев его слышать, а в половине — нет. То есть звук должен не меняться, весь физический мир должен быть константным, реальность должна быть одной и той же. 

Как это работает? С помощью психофизических процедур мы калибруем индивидуальный порог слышимости. Это происходит довольно долго и не всегда точно, но в итоге мы находим настолько тонкий и еле уловимый звук, что человек действительно воспринимает его лишь в половине случаев. 

В итоге, когда у нас одинаковый мир и одинаковый звук, то различается только активность мозга: слышу или не слышу. И из состояния "слышу" мы вычитаем состояние "не слышу", и получаем маленькую разницу. Именно она относится к содержанию сознания, к той функциональной системе, к той сути в мозге, которая отвечает именно за "слышу".

А зачем нужны такие исследования сознания или, в частности, того, как мы осознаем звуки, с практической точки зрения? Или это чисто фундаментальная наука?

Это шикарный вопрос. Для начала, все, что связано с сознанием, имеет наивысшую фундаментальную ценность. Это то, какие мы есть, какова природа человека. Если в мире есть более интересный вопрос, то я даже не знаю, каким он может быть. Даже, скажем, суперфизика на коллайдерах, элементарные частицы и так далее — все это проходит через призму сознания. Без этого фильтра нас нет. Когда мы изучаем его, мы изучаем суть вещей. Это более первично, чем философия, математика, физика, наука, вообще что угодно. 

Есть и практические применения этих знаний, тьма вариантов! Если мы говорим про слух, первое, на ум сразу приходит тиннитус — звон в ушах. Что это такое? Во-первых, это феномен сознания, потому что я его осознаю. Во-вторых, это сознание без внешнего раздражителя. 

Понимая устройство сознания в слуховой модальности с точки зрения нейрофизиологии, мы рано или поздно сможем вылечить тиннитус, нередко сопровождаемый невыносимой болью.

Другие примеры: нейроимпланты, интерфейсы распознавания речи. Или синдром запертого человека, при котором пациент полностью обездвижен. Жив он там? Чувствует ли что-то или уже нет? Как понять? Можно узнать, слышит ли он нас и, зная нейрокорреляты сознания, поискать их. Чаще всего именно слух, а не зрение, остается главным каналом коммуникации у пациентов с расстройствами сознания. Глаза могут быть закрыты. По нейрокоррелятам сознания можно предсказать, выйдет человек из комы или нет. Не хочется опошлять все экономикой, но, в конце концов, отключать его от приборов или нет — тоже немаловажно. 

Вариантов практического применения здесь действительно много. Это как любая фундаментальная наука: рано или поздно она приводит к буму "практических вещей".