«Для меня наука — это выход за грань привычного понимания вещей»

Виктор Карпычев мог бы стать сценаристом, но посвятил себя изучению работы мозга. О том, как он проводит свои трудовые дни и с каким нобелевским лауреатом хотел бы встретиться, Виктор рассказал в проекте «Молодые ученые Вышки».

Почему я решил заниматься наукой

Это было непростое решение, и принял я его не сразу, лишь на втором году магистратуры. Я учился на физическом факультете МГУ, на кафедре биофизики. Работая над дипломом по теме, связанной с нейрофизиологией, я узнал, что существует нейролингвистика. Меня поразило, что такие разные области, как нейрофизиология и лингвистика, могут быть соединены, и я начал больше про это читать. В конечном итоге я связался с Ольгой Драгой, директором Центра языка и мозга НИУ ВШЭ.

Вначале я хотел просто попробовать погрузиться в нейролингвистику. У меня не было четких планов становиться ученым, но спустя некоторое время я понял, что это действительно очень интересно. И в принципе это продолжение того, чем я занимался, — отчасти биофизика и математика с программированием, отчасти новые направления, в которых я изначально плохо разбирался, но сейчас, надеюсь, стал понимать больше.

Что я исследую

У здоровых людей языковая обработка происходит в сети регионов, преимущественно расположенных в левом полушарии мозга. Самые известные из них — зона Брока и зона Вернике, которые активно взаимодействуют друг с другом. Но из-за повреждений головного мозга или из-за эпилептических приступов взаимодействие этой сети может нарушаться. Поскольку мозг обладает некоторой пластичностью, для того чтобы компенсировать эти нарушения, он начинает вовлекать в языковую обработку новые регионы или строить дополнительные связи либо с новыми, либо с традиционными языковыми регионами, усиливая или ослабляя связи.

Несмотря на то что общее понимание этой ситуации у науки есть, детали и подробности нам до сих пор неизвестны. В частности, непонятно, как конкретно протекает компенсация, вызвана ли какая-то вновь образованная связь компенсацией или это лишь следствие эпилепсии, как эти процессы коррелируют с продолжительностью эпилепсии и с возрастом начала заболевания и так далее. Именно этими и многими другими вопросами я сейчас занимаюсь. Моя тема — пластичность и реорганизация языковой сети у людей с эпилепсией по сравнению со здоровыми испытуемыми.

Техническая сторона работы устроена так. На МРТ-томографе в больнице мы сканируем человека с эпилепсией, и во время сканирования он выполняет определенное языковое задание. Затем мы анализируем его отсканированный мозг и смотрим, как у него происходит активация языковой сети и как регионы связаны друг с другом в ответ на то, что он выполнял задание.

На данный момент мы поняли, что глобальная интеграция всей языковой сети у эпилептиков снижена, а сегрегация отдельных модулей внутри этой языковой сети гораздо ниже, чем у здоровых людей. Если обобщить, у эпилептиков во время выполнения языкового задания снижена специализация регионов, то есть все регионы пытаются выполнить все и сразу.

Мои достижения и результаты исследований

Мы с коллегами классифицировали с помощью машинного обучения высокочастотные осцилляции на стерео-ЭЭГ, записанные у людей с эпилепсией, разделив их на здоровые и эпилептические. Сами по себе эти осцилляции являются биомаркерами эпилептогенной зоны, поэтому нам очень важно их уметь находить и понимать, к какому типу они могут относиться. Это больше клиническая часть, которая связана с эпилепсией, здесь нет языка и нет когнитивных заданий.

Также нам с коллегами удалось исследовать организацию языковой сети у здоровых людей, и нами было показано, что мозолистое тело активно участвует в распределении активности между регионами правого и левого полушария. В частности, чем больше объем мозолистого тела, которое соединяет височные области, тем сильнее активация в левом полушарии и тем меньше активация в правом полушарии. Таким образом, больший объем мозолистого тела приводит к более высокой специализации регионов левого полушария. В будущем будет интересно проверить этот результат у людей с эпилепсией.

Почему я изучаю именно эпилепсию

Мне интересно посмотреть на адаптацию мозга в течение продолжительного времени при эпилепсии. На сегодняшний день в мире огромное количество людей страдает от эпилепсии, в том числе и с раннего возраста. Их мозг вынужден адаптироваться к приступам и к тому, что нужно каким-то образом компенсировать эти нарушения, чтобы человек мог продолжать говорить и понимать речь.

О чем я мечтаю

Я бы очень хотел расширить область научных знаний в той сфере, которой я сейчас занимаюсь, изменить представление об реорганизации языковой сети у людей с эпилепсией.

Приведу достаточно простой, но специализированный пример. Существуют представления о том, что результаты анализа сетей МРТ-сканирования в состоянии покоя и при выполнении языковых заданий очень похожи между собой, что действительно подтверждается многими предыдущими работами. Следуя этому, многие исследователи опираются на данный факт, изучая реорганизацию языковой сети у людей с эпилепсией. Однако уже есть предпосылки, что это неверный подход, учитывая способность языковой сети динамически меняться во время заданий. Таким образом, со временем я хотел бы показать, что в ходе выполнения языковых заданий характеристики языковой сети у здоровых людей и людей с эпилепсией могут сильнее отличаться друг от друга относительно такого же сравнения, но в состоянии покоя и быть, например, связанными с точностью выполнения заданий.

С кем из ученых я хотел бы встретиться

С Алексом Форнито, который одним из первых начал применять математическую теорию графов для изучения взаимодействия регионов мозга между собой. Я бы хотел задать ему вопросы об анализе данных и их интерпретации.

С Гесой Хартвигсен. Она активно изучает реорганизацию и пластичность языковой сети у людей с инсультом. С командой они добились больших успехов и опубликовали много статей в хороших журналах по этой теме. Ей бы я хотел задать ряд концептуальных вопросов про пластичность языковой сети у людей с инсультом и про возможные различия в компенсации нарушений у людей с инсультом и у людей с эпилепсией.

И со Сванте Паабо, нобелевским лауреатом по физиологии 2022 года, получившим Нобелевскую премию за расшифровку генома вымерших людей. Он, в частности, изучал денисовцев. Его я бы расспросил про эволюцию древних людей и вообще про их жизнь.

Как выглядит мой обычный день

Я стараюсь вставать раньше, с утра я все-таки эффективнее, чем вечером. При этом утро я отвожу на рутинные задачи, например написать кусок текста, провести анализ, отправить письма. Вдохновение просыпается во второй половине дня, иногда даже ближе к ночи. Если с утра ты должен системно все успеть, то к вечеру самоорганизация ослабляется, появляется спонтанность, и ты более открыт к вольным размышлениям и новым идеям.

Например, однажды я прочитал статью про сеть регионов головного мозга, где описывалась модулярная организация сети, и, когда поздно вечером шел обратно домой, как раз подумал, что в моем анализе будет очень полезно это применить, поскольку это даст мне новые результаты и приведет к новым выводам. Уже на следующий день с утра я попытался это реализовать.

Бывает ли у меня выгорание

Безусловно, бывает. Для меня оно прежде всего связано с физической усталостью и проявляется, как правило, в конце года либо в конце периода активной деятельности. Я стараюсь в такие моменты абстрагироваться, посмотреть со стороны на себя и на свою работу, и в этом, конечно, помогают встречи с друзьями, занятия спортом.

Еще очень полезно смотреть на другие области знаний. Ты начинаешь узнавать другую область, и при этом у тебя появляется дополнительная мотивация что-то продолжать делать в своей сфере, потому что ты понимаешь, какие классные открытия были сделаны в области физиологии, медицины или физики.

Недавно я прочел книгу Вячеслава Дубынина «Мозг и его потребности. От питания до признания». Ее содержание напрямую не связано с моей темой, но мне было интересно в это погрузиться. Такое чтение вечером может быть очень полезно, если мы говорим про выгорание.

Чем я увлекаюсь, помимо науки

Мое большое увлечение — кино. Мне очень нравится смотреть фильмы и их разборы, изучать новых режиссеров, их авторский стиль, поэтому я активно стараюсь ходить на кинопросмотры и в киноклубы.

Мой любимый режиссер — Пол Томас Андерсон, который в прошлом году снял фильм «Лакричная пицца», на сегодняшний день один из моих любимых фильмов. Из недавнего мне понравился фильм «Сядь за руль моей машины» по книге Харуки Мураками из его цикла «Мужчины без женщин».

Еще я увлекаюсь настольным теннисом. Сам стараюсь заниматься, смотрю чемпионаты, разборы игр.

Совет тому, кто находится в начале научного карьерного пути

Прежде всего я бы посоветовал основательно подойти к выбору научного руководителя, поскольку это самый важный человек в научной жизни любого молодого ученого. Помимо профессиональных качеств, я думаю, что нужно в какой-то степени совпадать с ним по темпераменту и мировоззрению. Я знаю несколько примеров, когда талантливые умные люди, к сожалению, заканчивали свой карьерный путь именно из-за недопонимания с научным руководителем.

Мой близкий круг

Мой самый близкий человек связан с медициной, также мои родители медики. Стоит сказать, что родители никогда не стремились отдать меня в медицину, и я имел возможность самостоятельно выбрать свой путь. Тем не менее общее влияние этих людей проявилось в моей жизни, сейчас мне очень интересна фундаментальная, научная часть медицины, что, как мне кажется, проявляется в моей работе.

Многие мои друзья — программисты, и у меня есть возможность сравнить работу и жизнь ученого и человека вне науки. Несмотря на то что индустрия не всегда дает тебе глубокое осознание того, что ты делаешь, это, безусловно, очень полезная и интересная область, думаю, что здесь каждому свое.

Безусловно, из-за моей сферы деятельности часть моих друзей также связана с наукой, что дает прекрасную возможность обсуждать науку в нерабочей обстановке. Так, с одним из моих лучших друзей у нас даже были идеи попробовать записать подкаст про нейролингвистику. Возможно, когда-нибудь это реализуется :)