ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2015, том 41, № 1, с. 130-136
ПИСЬМА ^^^^^^^^^^^^^^^^ В РЕДАКЦИЮ
"Знаете, Крылов, кто опаснее дурака?
Дурак с инициативой".
Д. Гранин. "Иду на грозу"
КАК ФОРМИРУЕТСЯ СНЕЖНЫЙ КОМ ПСЕВДОНАУКИ
© 2015 г. С. В. Медведев
ФГБУН Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой РАН, Санкт-Петербург
E-mail: medvedev@ihb.spb.ru Поступила в редакцию 27.05.2014 г.
В последние несколько лет и в российских, и в западных научных журналах стали в массовом порядке появляться не просто некорректные, а безграмотные статьи, посвященные нейрофизиологии и психофизиологии человека. Семинары, симпозиумы, конференции буквально пестрят непрофессиональными и псевдонаучными докладами. Многие исследователи используют сложнейшую технику, совершенно не умея интерпретировать результаты. Неверные данные становятся основой для новых исследований, образуя снежный ком псевдонауки. Почему это происходит? И почему сейчас?
DOI: 10.7868/S0131164615010105
Последние три десятилетия ознаменовались невероятным ростом технических возможностей. Представьте себе, полная вычислительная мощность космического корабля "Аполлон" была меньше, чем мощность смартфона. Люди старшего поколения восхищаются этим, а более молодое поколение не видит в этом ничего необычного. Мой двухлетний внук уже с увлечением играет на планшете.
Но это понимание и простота приборов кажущиеся. Во-первых, из-за чрезвычайной сложности и приборов, и софта они сделаны максимально user friendly. Так, некоторые, на самом деле простейшие, функции сделаны максимально интуитивно ясными и логичными, и молодежь усвоила с игрушек эту логику. Во-вторых, и это главное, приборы "просты", когда вы используете наиболее простые и хорошо запрограммированные их возможности. Играете в "стрелялки", используете простейшие программы. Эти же приборы пасуют, когда задача становится чуть сложнее. Например, до сих пор нет хорошей программы переводчика.
Казалось бы, для итальянского языка, где все по правилам (нет исключений), бери формальную грамматику и словарь — и "дело в шляпе". На самом деле это не так. Нужны еще посторонние и немалые знания, не заложенные в программе. Таких примеров множество. "Naked conductor runs
under the carriage" — "Голый кондуктор бежит под вагоном" или "Неизолированный кабель проходит под тележкой"? И то, и другое правильно, но абсолютно различно. Чтобы выбрать правильный вариант, необходимы дополнительные знания, которыми должен обладать человек.
В современной науке это, пожалуй, одна из ключевых проблем. Мы находимся в огромной моральной зависимости от машины. Нам кажется, что она не ошибается и дает правильный результат. Как ни странно, это абсолютно верно. Но мы в большинстве случаев не умеем правильно задавать вопрос и правильно трактовать ответ.
Надо понимать, что практически все современные компьютеры — это электронно-вычислительные машины, которые не умеют думать, а могут только вычислять по четко заданной программе. Любая программа, в свою очередь, имеет определенные жестко заданные ограничения на входную информацию, и, как правило, очень чувствительна к нарушению этих требований. Например, при использовании параметрической статистики, если входные данные должны иметь нормальное распределение и независимость измерений, а у вас это не выполнено, то результат неверен, хотя и правильно сосчитан. Машина все сделала как надо. Мы — сильно "просчитались". Причем, в последнее время, как видно из статей и выступлений, это происходит все чаще.
Почему? Когда 150 лет назад Анджело Моссо делал свои пионерские работы по изучению реакции мозгового кровотока на психологические стимулы, он видел значимую реакцию прямо на самописце [1]. Ему не приходилось производить с сигналом какие-либо вычисления или преобразования. Когда Н.П. Бехтерева исследовала обнаруженный ею механизм детекции ошибок, сигнал в каждом последующем испытании практически повторялся (рис. 1, [2]). Так было и бывает всегда при изучении важных основополагающих явлений.
Полет Гагарина принципиально доказал, что человек может находиться в космосе. Для доказательства этого было достаточно одного примера. А далее много институтов занимается деталями того, как человек живет в космосе.
Общие фундаментальные закономерности в принципе и должны проявляться достаточно вы-раженно. Но дальше, когда мы пытаемся разобраться в конкретных, весьма тонких особенностях феномена, каждое новое исследование становится все сложнее и сложнее.
Принципиальный момент возник, когда пришлось перейти к изучению зашумленных и сильно зашумленных сигналов. То есть, при переходе закономерностей, общих для всего мозга или какой-либо его большой части, — к исследованиям частных закономерностей и особенно взаимосвязей. И вот тут-то и случился "обвал". Мы не можем получить сразу всю информацию о событиях в мозге. При всей зыбкости компьютерных аналогий можно сказать, что мозг работает в мультипрограммном режиме. Он одновременно поддерживает нормальное функционирование внутренней среды, движений, произвольного и непроизвольного внимания, и массы других функций, исследование только одной из которых является целью работы физиолога. И вот на этом месте много лет назад, можно сказать, от безысходности, был сделан физиологически неверный шаг, который тем не менее позволил существенно продвинуться на пути исследования мозга. Получилась парадоксальная, но нередкая ситуация, когда, пользуясь, в общем-то, неверными методами, удалось получить правильные результаты. Кстати, ситуация, характерная не только для физиологии.
Высокая физика. Изучение теории поля и элементарных частиц. Р. Йост "Общая теория квантованных полей", 1967 г.:
".. .Мы исходим из уравнений, которые не имеют смысла. Мы применяем к их решениям некоторые определенные предписания и приходим, наконец, к степенному ряду, про который мы не
" 30 с (а)
Рис. 1. Первое экспериментальное доказательство существования мозговой реакции на ошибку (цит. по [2]). Стрелками обозначено время предъявления стимулов: (а) напряжение кислорода при корректных пробах; (б) при некорректных.
знаем, имеет ли он смысл. Несколько первых членов этого ряда приводят, однако, к наилучшим известным предсказаниям.".
Надо отметить, что именно продуктивная работа в таких условиях и является мерилом таланта ученого. Сейчас вывести таблицу Менделеева — задача для диплома, а в то время, когда все было зашумлено (и веса элементов, и их свойства), это была эпохальная задача. Сеченов и Бехтерев показали нам пример, как из минимального набора данных можно получить глобальные теории.
Суть общепринятого в нейронауках метода заключается в предположении, что сигнал разделяется на собственно полезный сигнал и шум. Это предположение пришло из радиотехники, где оно в большинстве случаев выполнялось. Потому что действительно был сигнал слабенького передатчика и не связанный с ним и независящий от него атмосферный шум.
В мозге же шум принципиально связан с полезным сигналом. Вместе они отражают мультипрограммную работу одного прибора, одной системы. Поэтому вышеизложенный подход принципиально неверен — все сигналы физиологически значимы. Именно поэтому, чтобы получить с его помощью правильные результаты, требовалось не только нажать правильные кнопки статистического анализатора, но и обладать тонким, предельно четким пониманием метода обработки, интерпретации его результатов и организации эксперимента.
К сожалению, сегодня это скорее исключение, чем правило (рис. 2, [3]).
Основное противоречие в методах статистической обработки и реальной картины заключается в том, что мозг делает работу с первого предъявления. Он не работает на основе статистического
80 г
20 -
0-
1950 1960 1970 1980
Рис. 2. Доля опубликованных клинических статей с ошибочным применением методов обработки данных, то есть с неверными, по сути, результатами (цит. по [3]).
накопления результатов. А мы ищем статистически значимый сигнал, разделяя зарегистрированный сигнал на "значимый" и "незначимый". Говоря физическим языком, мы вводим в мозг аналог демона Максвелла, который отделяет мух от котлет. Это на самом деле замена одного неизвестного другим. До сих пор совершенно непонятно, как мозг отличает релевантный по отношению к исследуемой задаче нейронный импульс от нерелевантного. В электрофизиологии мы достаточно прямолинейно складываем все сигналы из данной точки в данное время и считаем, что получаем физиологический факт. И, к сожалению, мало кто понимает, что мы наблюдали в действительности. На самом деле, например, для вызванных потенциалов, мы получили информацию, что иногда приблизительно в данной зоне, приблизительно в данное время происходит нечто, имеющее корреляцию (не связь, а именно корреляцию) с изучаемым явлением. И ничего больше.
Голь на выдумки хитра. Умные исследователи придумали паллиативный выход. Делается набор исследований, в котором явление изучается с разных сторон и рассматривается весь комплекс результатов. Далее, исходя из принципа, что природа сложна, но не злонамеренна, делаются все более приближенные к реальности оценки.
Но принципиально важен факт того, что реальные процессы в мозге в единичных пробах далеки от того, что мы обычно изучаем и получаем в результате применения усреднения.
В этой ситуации наши методы статистического оценивания результатов и, вообще, почти все используемые математические методы, не суть методы реального математического оценивания, а суть методы отбора. Мы договорились обрабаты-
вать результаты именно так, хотя в ряде случаев возможность применения методов недостаточно доказана. Они нужны не для того, чтобы рассчитать значимость события, а чтобы ко всем исследованиям в данной лаборатории и во всех лабораториях, применяющих данные методы оценивания, отбирать результаты для обсуждения одинаковым образом, то есть исключить субъективный фактор. Еще не так давно старшие по возрасту физиологи широко пользовались выражением "физиологический глаз = чутье", и это считалось доказательным. Не потому, что они были глупыми. Они просто не успели перестроиться с того времени, когда получались прост
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.