Екатерина Сергеевна в детстве обучалась французскому и всем полагавшимся девушке наукам у матери, музыке — у тетки Марьи Алексеевны. К началу 1850-х годов ее музыкальные способности были уже хорошо известны в городе. Почти все ее педагоги — некто Константинов (родственник по матери?), Александр Иванович Дюбюк, Иоганн Рейнхарт — были учениками Джона Фильда. Талантливой девушке из бедной семьи пианисты охотно давали уроки бесплатно. Особенно гордилась она занятиями с гастролировавшим в 1853 году в Москве Юлиусом Шульгофом.
Неподалеку от Донского монастыря и Голицынской больницы, в доме Жемочкиных на Большой Ордынке (ныне Институт Латинской Америки РАН) держала небольшой пансион Евгения Визард, жена коллежского асессора Якова Ивановича Визарда, прибывшего в Россию из Лозанны, дабы обучать молодежь математике, но переключившегося на преподавание французского и латыни. В 1850 году Яков Иванович служил надзирателем мужского отделения Московского Воспитательного дома и преподавал в тесно с ним связанном Сиротском институте. Среди его учеников был Алексей Протопопов. Приблизительно в то же время Катя Протопопова стала обучать музыке старшую дочь Визардов Леониду. Ее прекрасное владение французским языком, вероятно, следует объяснить посещением швейцарского пансиона.
В том же 1850 году Иван Михайлович Сеченов поступает в Московский университет, становится близким другом старших сыновей Визарда Владимира и Дмитрия и начинает много времени проводить в семье, о которой он вспоминал: «Музыка была представлена в этом доме учительницей старшей сестры, госпожей Протопоповой, очень хорошей музыкантшей, вышедшей впоследствии замуж за А. П. Бородина…» В том же самом году среди учителей Воспитательного дома появляется человек, первый год своего младенчества проведший там в качестве воспитанника, — Аполлон Александрович Григорьев, страстный меломан, ученик Фильда. И тогда же Михаил Петрович Погодин передает научно-литературный журнал «Москвитянин» «молодой редакции», куда наряду с Григорьевым входят Александр Николаевич Островский и Тертий Иванович Филиппов.
Так Екатерина Сергеевна разом оказывается в окружении медицины, литературы и музыки. Аполлон Григорьев читает вслух Некрасова и устраивает на Ордынке любительские спектакли. В «Горе от ума» Скалозуба играет Сеченов, в неосуществленной постановке «Маскарада» роль баронессы Штраль назначена Катеньке Протопоповой. В ней самоуверенный Аполлон Александрович не сомневается: «Вы — один из таких редких субъектов женского пола, которые никогда не ломаются. Тетка моя устраивает спектакль… я почти дал за Вас слово, что Вы будете участвовать. От Вас зависит — обмануть мою твердую веру или же утвердить ее». Главные роли неизменно достаются самому Григорьеву и прекрасной Леониде, в которую поэт влюблен без малейшей взаимности. «Вся молодежь, ходившая в этот дом, чувствовала, конечно, некоторую слабость к этой молодой девушке», — сознается Сеченов.