[Музыка] Добро пожаловать на четвёртую и последнюю лекцию, которая будет посвящена дихотическому прослушиванию и межполушарной асимметрии мозга. Сегодня мы поговорим о способах модуляции (изменения) эффекта преимущества правого уха. Вы, наверное, помните, что на последнем слайде предыдущей лекции я показывал вам это изображение, эту схему. На ней были отражены два подхода к модуляции эффекта преимущества правого уха. Первый назывался восходящей (зависящей от стимула) модуляцией, второй назывался нисходящей модуляцией (зависящей от инструкции, то есть когнитивной модуляцией). Давайте рассмотрим эти два способа модуляции. Начнём с примера восходящей модуляции. Но перед этим я хотел бы показать, с какими способами модуляции мы обычно имеем дело. Я не могу слишком подробно на них останавливаться, поэтому в данной лекции я дам вам по одному примеру каждого из них. Восходящая, зависящая от стимула, модуляция заключается в изменении нами параметров стимула, такие как время начала озвончения в стимулах. Я вернусь к этому через минуту. Мы также можем варьировать громкость стимулов, это называется интрерауральная разность интенсивности. Мы можем увеличить интенсивность (громкость) звука в одном канале и оставить её на том же уровне в другом канале, или наоборот. Интенсивность – это пример модуляции со стороны стимула, восходящей модуляции, и она влияет на эффект преимущества правого уха. Мы также можем изменить временной промежуток между слогами. Если один из них начнёт звучать раньше, чем другой, если слог в правом ухе начнёт звучать раньше, чем в левом, или наоборот, – это тоже повлияет на эффект преимущества правого уха. Кроме того, можно использовать разницу между языками – это также будет иметь модулирующий эффект. Примерами нисходящей модуляции являются: фокусировка внимания, исполнительные функции – мы можем задействовать их. Мы можем задействовать рабочую память и посмотреть, будут ли индивидуальные различия в объёме рабочей памяти по-разному влиять на эффект преимущества правого уха (да, будут). И, конечно, же тренировка тоже будет на него воздействовать. В одной из моих предыдущих лекций я привёл пример такого воздействия, когда рассказывал о приложении для смартфона – инструменте для тренировки преодоления слуховых галлюцинаций. Пример восходящей модуляции – эффект времени начала озвончения (ВНО). Время начала озвончения – это время между высвобождением энергии, когда я размыкаю губы и произношу слог вида СГ, например, /па/, время между высвобождением энергии согласного компонента слога и началом звучания гласного звука, колебаний гортани, как в /па:/. Это время различается у слогов со звонкими согласными и слогов с глухими согласными. У звонких согласных время начала озвончения короткое – в районе 20-30 миллисекунд, тогда как у глухих согласных оно более длительное – от 70 до 80 миллисекунд. Итак, вопрос следующий: если мы предъявим одновременно слог с глухим согласным и слог со звонким согласным, например, слог со глухим согласным /па/ в правое ухо и со звонким согласным /ба/ в левое ухо, или наоборот – повлияет ли это на эффект правого уха? Вспомните, что это восходящая модуляция, зависящая от характеристик стимула, потому что именно их мы меняем. Мы используем в своих целях разницу в характеристиках стимулов. На этом основано наше исследование, то есть мы специально объединяем слоги в пары и сравниваем их. Классический подход в методике дихотического прослушивания – взять все возможные комбинации и усреднить результаты. Именно отсюда возникает эффект правого уха. А сейчас мы углубимся в точные детали того, как этот эффект можно регулировать. Именно это вы и видите на данной столбчатой диаграмме. Красным отмечена доля правильно распознанных стимулов с правого уха, а синим – с левого. Если начать с крайних столбиков слева, мы увидим очень сильный эффект преимущества правого уха, выраженный расстоянием между вершинами красного и синего столбиков. В данном случае глухой звук подавался в правое ухо, а звонкий – в левое (З - звонкий, Г -глухой). Итак, пара глухой/звонкий вызывает очень сильный эффект преимущества правого уха. Теперь перейдём к крайним правым столбикам. Здесь вы видите, что, как ни странно, синий столбик выше красного. То есть в этой комбинации слогов мы смогли так повлиять на эффект преимущества правого уха, что он превратился в эффект преимущества левого уха. В этом случае мы подавали слог с глухим звуком в правое ухо, а слог со звонким – в левое. То есть параметр звонкости/глухости влияет то, какое ухо будет демонстрировать преимущество. В середине мы видим столбики, соответствующие парам глухой/глухой и звонкий/звонкий. Если рассматривать их вместе, в среднем, мы снова увидим эффект преимущества правого уха. Но этот эффект изменяется под влиянием времени начала озвончения или звонкости/глухости согласного в слоге. На графике внизу слайда вы видите результаты исследования, которое провела моя коллега Тюрид Хелланд в Бергенском университете. Он демонстрирует эффекты, связанные с онтогенезом, то есть насколько чувствительны дети разных возрастов к манипуляции параметрами звонкости/глухости предъявляемых стимулов. Как видите, возраст детей составлял 5, 6, 7 и 8 лет. Здесь видна возрастная закономерность. Огромный эффект преимущества правого уха, который виден слева на верхнем графике, и эффект преимущества левого уха, который вы видите справа, полностью развиваются к 8 годам. На графике не видно, что этот результат получился в основном благодаря девочкам. Мальчики в этом возрасте отстают на 1-2 года, и только позже эффект преимущества правого уха у них начинает демонстрировать такую же зависимость от характеристик стимула. Можно сказать, что это связано с развитием фонологического восприятия, потому что стимулы фонологические, то есть речь идёт о понимании сущности фонологии и фонологических стимулов. А здесь вы видите пример того, как можно использовать наши знания об эффекте правого уха для изучения закономерностей развития, а также как их можно использовать для изучения клинических аспектов. Дело в том, что различия наблюдаются не только у девочек и мальчиков. Эта методика также применялась в изучении дислексии, и было обнаружено ещё большее отставание в развитии фонологических навыков, что было очень точно измерено. А теперь перейдём к нисходящей модуляции. Время начала озвончения было примером восходящей модуляции. Теперь я приведу пример нисходящей модуляции. В исследовании, которое я провёл более 30 лет назад и опубликовал в 1986 году, я назвал это парадигмой “вынужденного внимания”. Я изменил условия дихотического прослушивания, и назвал это парадигмой “вынужденного внимания”. У нас было три экспериментальных условия. Первое – классическое, стандартное, условие: мы надевали на участников наушники и не давали им никаких инструкций, кроме просьбы сообщать после каждой пробы, какой слог они расслышали лучше, или услышали раньше, – какой слог им удалось идентифицировать. Затем мы поменяли условие – после этого мы подошли к испытуемому и сказали (вы можете прочесть это под иллюстрацией): “Теперь сосредоточьтесь только на том, что вы слышите в правом ухе; сообщайте только о том, что вы слышите правым ухом. Если вам кажется, что вы слышите что-то левым ухом, просто не обращайте внимания”. И, конечно же, после этого мы провели тот же эксперимент с противоположным условием – “теперь сообщайте только о том, что слышите левым ухом, а если вам кажется, что вы слышите что-то правым ухом, просто не обращайте внимания.” То есть теперь мы специально перемещаем внимание, “вынуждаем” участников сконцентрировать его на правой стороне или на левой. Зачем же мы это делаем? Возможно, вы помните, как я рассказывал, что из-за того, как проходят нервные пути и из-за асимметрии восприятия речи, из-за того, что височная доля левого полушария является центром речевого восприятия, возникает эффект преимущества правого уха. Это восходящий эффект, он зависит от характеристик стимула. Это очень простой, почти функциональный, нейроанатомический эффект. Если же мы позволим участникам осознанно направлять внимание на распознавание стимулов, приходящих в правое ухо, мы, разумеется, будем ожидать значительный эффект правого уха, потому что к уже существующему восходящему эффекту мы добавим нисходящий. Эти два эффекта будут суммироваться. Интересно то, что, если мы перенесём внимание на левую сторону, мозг будет испытывать трудности, почти в буквальном смысле. Потому что по умолчанию он стремится обрабатывать сигнал от правого уха, а мы вынуждаем участников осознанным усилием подавить эту автоматическую реакцию – сфокусировать внимание "не на той" стороне и сообщить о стимулах, приходящих на неё. Чтобы это сделать, участники должны обладать контролем над своими высшими психическими функциями. У них должны быть развиты высшие когнитивные функции, иначе они не смогут выполнить эту задачу, не смогут сообщать о том, что услышали левым ухом. Именно на этом была основана парадигма “вынужденного внимания”. Итак, давайте посмотрим, что происходит в группе здоровых участников. Для этого мы вернёмся к упомянутой в предыдущих лекциях огромной выборке, составившей более 1000 участников. Я отобразил данные на этих схемах так, что нулевая отметка – чёрная линия, проходящая через все три графика, – отражает отсутствие различий между левым и правым ухом. Если двигаться вправо, мы увидим долю верно распознанных стимулов с правого уха, а если двигаться влево – распознанные стимулы с левого уха. На верхнем графике представлено стандартное условие, без “вынужденного” внимания. Это те же данные, которые я уже представлял вам в предыдущих лекциях двумя разными способами. Здесь они представлены третьим способом. График показывает, что распределение смещено вправо. Это и есть эффект преимущества правого уха. Всё это – испытуемые, которые чаще правильно распознают стимулы, подаваемые в правое ухо, чем стимулы, подаваемые в левое. Над вторым распределением подписано “вынужденное внимание, правое ухо”. Оно отражает ситуацию, когда испытуемые фокусировали внимание на правой стороне. Как видите, это распределение ещё больше смещено вправо. Эффект преимущества правого уха усилился, в точности, как я и предсказывал. Но, как я уже говорил, интереснее всего то, что происходит в конфликтной ситуации “вынужденного” сосредоточения внимания на левом ухе. Здесь вы видите, что здоровые взрослые участники (кстати, это всё взрослые) смогли переключиться так, что эффект преимущества появился у левого уха. Они могут сознательным усилием преодолеть автоматическое, работающее “снизу вверх”, стремление распознавать в первую очередь сигналы от правого уха, и распознают сигналы от левого уха. А теперь посмотрите на два красных круга. В условии “вынужденное внимание, правое ухо” количество людей, которые всё равно распознают стимулы, подаваемые в левое ухо, несмотря на то, что концентрируют внимание на правом ухе, незначительно, их очень мало. Но посмотрите на условие “вынужденное внимание, левое ухо”. Здесь видно значительное количество участников, которые, несмотря на инструкцию сосредоточить внимание на левом ухе, всё равно правильно распознают больше слогов, подаваемых в правое ухо. Таким образом, эти две ситуации не эквивалентны. В условиях “вынужденное внимание, правое ухо” и “вынужденное внимание, левое ухо” работают разные когнитивные функции. Итак, вывод следующий (мне потребовалось много лет, чтобы прийти к этому выводу): экспериментальное условие “отсутствие вынужденного внимания” отражает эффект, связанный с восприятием. Условие “вынужденное внимание, правое ухо” отражает эффект, связанный с вниманием, а условие “вынужденное внимание, левое ухо” отражает эффект, связанный с контролем исполнительных функций. Таким образом, теперь мы, в рамках одной-единственной экспериментальной парадигмы, можем изучать три различных когнитивных процесса. Это даёт огромное преимущество, потому что теперь мы можем применять эту чрезвычайно простую методику в группах пациентов, когнитивные функции которых изначально нарушены так, что они не способны пройти сложные нейропсихологические исследования – они просто не понимают, как выполнять задания. И это, разумеется, искажает результаты таких исследований. В данной методике различие между ситуациями “вынужденное внимание, правое ухо” и “вынужденное внимание, левое ухо” заключается в одном-единственном слове. Стимулы совершенно одинаковы, условия совершенно одинаковы, инструкции совершенно одинаковы, за исключением одного-единственного слова. Мы говорим либо “Теперь сосредоточьтесь на правом ухе и сообщайте, что вы им слышите”, либо “Теперь сосредоточьтесь на левом ухе и сообщайте, что вы им слышите”. На этих двух распределениях, графиках, вы видите, как одно слово может совершенно изменить то, как модулируется эффект преобладания правого уха у нескольких сотен человек. Мы также изучили, как описанная модуляция “сверху вниз” и поведенческие различия, распределения на поведенческом уровне, сдвигаются. Можно ли обнаружить нечто похожее в мозге участников? Здесь мы вернёмся к функциональной МРТ (фМРТ). На трёх изображениях, показывающих активацию участков мозга, вы видите: слуховую сеть мозга, которая видна в нейтральном условии слева, так как в этом случае не задействованы мыслительные процессы, мы не давали участникам никакой инструкции. Поэтому мы видим активацию в височных долях, в слуховых зонах. На иллюстрации посередине видно, что происходит, когда добавляется задание сосредоточить внимание на правом ухе. Из-за этого активируется дорсальная сеть внимания. Так что, когда мы вычитаем слуховую сеть и смотрим только на то, что добавилось в условии “вынужденное внимание, правое ухо” (именно это означает подпись “вынужденное внимание, правое ухо” минус “нейтральное условие”). Мы видим сеть внимания. Если сделать то же самое с условием “вынужденное внимание, левое ухо” – вычесть слуховую сеть, – мы увидим центральную исполнительную сеть. На этих трёх изображениях вы видите, как динамически меняется паттерн активации. Мы также применили – другие исследователи тоже это делали, это не только наши исследования, – мы применили эту парадигму в огромном спектре клинических ситуаций, при различных расстройствах как у взрослых, так и у детей. Здесь вы видите только некоторые примеры. У взрослых это были шизофрения, депрессия, деменция, возрастные изменения, множественный склероз, посттравматическое стрессовое расстройство, синдром Клайнфельтера, являющийся генетическим расстройством, недосыпание. Из детских нарушений – дислексия, синдром дефицита внимания и гиперактивности, специфическое расстройство речи, преждевременное рождение, а также нарушение обработки слуховой информации. Это только некоторые примеры. Теперь я могу показать вам видео, которое демонстрирует, как упомянутые мной ранее нейронные сети мозга, центральная исполнительная сеть и сеть внимания, активируются и деактивируются вместе с сетью пассивного режима работы мозга, которую также называют сетью оперативного покоя. В нижней части слайда вы видите типичный меандр. Как видите, он состоит из сменяющих друг друга прямоугольников и прямых. Этот график показывает время, слева направо. Нижние прямые соответствуют промежуткам времени, когда мы вообще не предъявляем участникам СГ-слогов, они просто отдыхают. А верхние прямые показывают промежутки времени, когда участники выполняют задания в обоих экспериментальных условиях – “вынужденное внимание, правое ухо” и “вынужденное внимание, левое ухо” – здесь я их объединил. То есть состояния чередуются: отдых – обработка информации – отдых – обработка информации. Итак, вы только что увидели эти две сети – синим была показана сеть оперативного покоя, или сеть пассивного режима работы мозга, а оранжевым и красным – сеть, которая обрабатывает информацию во время дихотического прослушивания с вынужденным вниманием. ОК. Перейдём к следующей теме. Конечно же, хочется спросить: куда нам дальше двигаться в понимании нисходящего управления эффектом правого уха? На самом деле, мы говорим здесь о когнитивной модуляции или когнитивной манипуляции самого элементарного феномена, а именно межполушарной асимметрии. Мы увидели, как инструкции, данные участникам, и низкоуровневые эффекты, такие как время начала озвончения, оказывают влияние на базовые тенденции в работе мозга. Теперь мы можем спуститься на более низкий уровень организации и задать вопрос про межполушарную асимметрию и эффект правого уха. Похожий вопрос мы задавали касательно слуховых галлюцинаций в моих предыдущих лекциях – происходит ли что-нибудь на уровне нейрохимии, можем ли мы выделить нейромедиаторы, управляющие этой конфликтной ситуацией вынужденного внимания на левое ухо. Возникает ли в мозгу конфликт из-за того, что мозг по умолчанию стремится обрабатывать один стимул, но мы, задействуя высшие когнитивные функции, вынуждаем его обрабатывать другой? Вот пример исследования, с помощью которого мы попытались выяснить, что же происходит на нейрохимическом уровне. Эту методику можно назвать "фармакологической МРТ". Мы давали участникам исследования вещество, которое блокирует рецепторы возбуждающего нейромедиатора глутамата. Вы, наверное, помните, что я уже рассказывал про глутамат – главный возбуждающий нейромедиатор в мозгу – когда мы обсуждали слуховые галлюцинации. В данном случае подход был другим. Мы блокировали работу этого нейромедиатора с помощью вещества- блокатора глутаматных рецепторов. После этого мы провели МРТ-исследование, во время которого испытуемые прослушивали слоги вида СГ, выполняя при этом одну из трёх инструкций: вынужденное внимание на правом ухе, на левом ухе и без вынужденного внимания. МРТ исследование в каждой группе проводилось дважды: первый раз – когда участники находились под действием блокатора глутаматных рецепторов; и второй раз – когда они возвращались через некоторое время, и уже не находились под действием блокатора. Таким образом мы получили возможность сравнить работу мозга у одних и тех же людей под воздействием блокатора и без воздействия этого вещества. Мы опубликовали это исследование почти 10 лет назад. Здесь вы видите результаты фМРТ так называемой BOLD-активации. BOLD расшифровывается как “blood oxygen level dependent” (зависящий от уровня кислорода в крови), и это метод контраста, измерительный метод, позаимствованный из фМРТ исследований. На иллюстрации красным цветом (два красных пятна) показано воздействие мемантина, который мы давали участникам. Когда участники находились под действием мемантина, они хуже распознавали слоги, звучавшие в левом ухе, а также демонстрировали сниженную активацию в этом экспериментальном условии по сравнению с активацией во время повторного прохождения этого задания (после прекращения действия мемантина). Итак, красный цвет здесь означает повышенную активацию в отсутствие блокатора глутаматных рецепторов по сравнению с активацией во время действия этого вещества. Таким образом, данное исследование позволяет сделать вывод, что глутамат, возможно, является медиатором функций когнитивного контроля, работающих при концентрации внимания на звуках, поступающих в левое ухо. Таким образом, у нас появился ещё один простой поведенческий метод, который можно применять в широком спектре различных ситуаций, в том числе при изучении нейрохимических процессов, протекающих при использовании метода дихотического прослушивания. А теперь давайте подведём итоги двух лекций о межполушарной асимметрии и методе дихотического прослушивания. Эффект правого уха – это поведенческий маркер латерализации языковых функций, а также степени сохранности функций височной доли, особенно функций, связанных с восприятием речи, то есть импрессивного аспекта языка. Эффект правого уха имеет нейробиологическую основу, что демонстрируется и методами структурной нейровизуализации (диффузионная тензорная МРТ и трактография нервных волокон), и методами функциональной нейровизуализации (это и фМРТ, и ПЭТ, как я вам показал). Эффект правого уха чувствителен и к модуляции “снизу вверх”, и к модуляции “сверху вниз”. Я привёл по одному примеру каждого типа модуляции, но, как вы видели, существует множество различных способов управлять этим эффектом как “снизу вверх”, так и “сверху вниз”. И, наконец, модуляция эффекта правого уха – это маркер когнитивного развития, а также когнитивных нарушений и снижения когнитивных функций в нескольких клинических группах, и у взрослых, и у детей. На этом я закончу мои лекции. Спасибо за внимание!
