Читать книгу "Рассеянный ум. Как нашему древнему мозгу выжить в мире новейших цифровых технологий - Адам Газзали"

Подавление помогает создавать высококачественные образы актуальной информации, уменьшая посторонние шумы и делая сигнал ярким. Хотя это может показаться парадоксальным, теперь мы понимаем, что сосредоточенность и игнорирование не являются двумя сторонами одной медали. Иными словами, если вы больше фокусируете внимание на чем-то, это еще не означает, что вы эффективнее игнорируете все остальное. В нашей лаборатории мы продемонстрировали, что при сосредоточенности на чем-то или при игнорировании чего-то в действие вступают две разные нейронные сети префронтальной коры. Иными словами, это две разных медали[63]. Это означает что вы можете успешно сосредоточиться на разговоре в шумном ресторане, но ваша способность игнорировать окружающую болтовню окажется недостаточно эффективной. В таком случае вы окажетесь подвержены одному из двух видов целевой интерференции, а именно отвлечению.

До недавнего времени большая часть свидетельств того, что нейронные сети префронтальной коры обеспечивают избирательное внимание через нисходящую модуляцию, была основана на записях мозговой активности, демонстрировавших одновременную активацию префронтальной коры и модуляцию активности сенсорной коры при выполнении задач, требующих внимания. Ученые наблюдали этот феномен с помощью различных методов исследования. Исследования Газзали продвинули это направление на шаг вперед с помощью данных функциональной магниторезонансной томографии (фМРТ) и анализом функциональной связности (functional connectivity), позволяющим изучать нейронные сети. Последняя методика включает расчет корреляций в паттернах активности разных областей мозга при многократных попытках решить задачу[64]. Он основан на идее, что если две области мозга демонстрируют один и тот же паттерн активности, то есть если они показывают одинаковые колебания (подъемы и спады) нейронной активности при многократном повторении одной задачи, то они с большой вероятностью принадлежат к одной нейронной сети[65]. В этом исследовании мы показали, что область префронтальной коры функционально связана с областью зрительной коры, таким образом определив их как узлы одной нейронной сети. Кроме того, мы показали, что величина функциональной связности между этими областями мозга зависит от актуальности информации для достижения целей участника эксперимента. Мы также обнаружили, что прочность связи между префронтальной и зрительной корой находится в соответствии со степенью усиления и подавления зрительной активности. Эти результаты свидетельствовали о том, что префронтальная кора модулирует уровень активности зрительной коры, управляя пропускной способностью нейронных сетей, соединяющих эти области, в соответствии с поставленными целями.

Однако метод функциональной связности, которым мы пользовались, остается коррелятивным по своей природе: он не дает причинно-следственных объяснений того, что префронтальная кора обеспечивает нисходящую модуляцию через нейронные сети. Эти данные предполагают участие префронтальной коры, но не дают доказательства, что она необходима для нисходящей модуляции. Оптимальной моделью эксперимента для выявления причинно-следственной связи является нарушение функции префронтальной коры, пока человек решает задачу, требующую избирательного внимания, и одновременно запись нейронной активности в функционально взаимосвязанных областях зрительной коры. Это позволило бы определить, прерывается ли нисходящая модуляция зрительной коры при нарушении функции префронтальной коры, и таким образом доказать причинно-следственную связь между ними.

Лаборатория Газзали недавно провела именно такой эксперимент под руководством Теодора Занто[66]. Сначала участники исследования подверглись магниторезонансному сканированию при выполнении задачи на зрительное внимание. Мы проанализировали данные и применили метод функциональной связности для определения участков префронтальной коры, которые были потенциальными узлами в сети внимания, связанной со зрительной корой. На другой день, когда участники вернулись в лабораторию, каждый из них получил ряд последовательных магнитных импульсов, направленных на этот участок префронтальной коры, с использованием метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Ранее было доказано, что такая процедура является безопасным способом нарушения функций коры на короткий промежуток времени после применения. Сразу же после ТМС участники выполнили точно такую же задачу на зрительное внимание, находясь в сканере МРТ, но на этот раз с одновременной записью ЭЭГ. Мы обнаружили, что нарушение функции префронтальной коры с помощью ТМС уменьшает нисходящую модуляцию и ухудшает способность участников запоминать актуальную информацию в течение последующего короткого промежутка времени. Этот эксперимент послужил важным доказательством того, что префронтальная кора является причиной нисходящей модуляции активности зрительной коры, и что эта модуляция (как усиление, так и подавление) лежит в основе избирательного внимания и необходима для нормального функционирования рабочей памяти. Исследование также улучшило наше понимание тесной связи между элементами когнитивного контроля. Но, как мы сейчас убедимся, эти элементы тоже приводятся в действие несколькими различными механизмами.

Хотя это может показаться парадоксальным, теперь мы понимаем, что сосредоточенность и игнорирование не являются двумя сторонами одной медали. Иными словами, если вы больше фокусируете внимание на чем-то, это еще не означает, что вы эффективнее игнорируете все остальное.

Рабочая память

Заметив ручей, наш предок ныряет в укрытие, но продолжает держать в уме подробности только что увиденной сцены – к примеру, расположение кустов на берегу. Он активно удерживает эту информацию, пока не решает, что может выглянуть наружу и приступить к поиску ягуара.

Понимание нейронной основы рабочей памяти было одной из величайших задач когнитивной нейронауки. Сохранение информации в уме после того, как ее больше нет в окружающей обстановке, критически важно для любого высокоразвитого поведения. Однако механизм этого феномена оказался очень трудным для понимания. В 1930-х годах доктор Карлайл Якобсен и его коллеги первыми установили важнейшую роль префронтальной коры в процессах рабочей памяти. Они показали, что с помощью экспериментальных разрезов в префронтальной коре можно вызвать нарушения рабочей памяти у обезьян, которые решали задачу, связанную с запоминанием и последующим воспроизведением информации[67]. Но очередной большой шаг к пониманию нейронных основ рабочей памяти был сделан только в 1971 году. В тот год Хоакин Фустер и его коллеги сообщили об открытии в префрональной коре обезьян особых нейронов, которые сохраняли активность после прекращения внешней стимуляции[68]. Нейронная активность начиналась во время предъявления стимулов и оставалась на высоком уровне в течение всего времени, пока подопытные обезьяны сохраняли в уме актуальную информацию. Эти замечательные нейроны были названы «клетками памяти». Устойчивая активность мозга в отсутствие зрительной стимуляции, подтвержденная в основополагающей работе Патриции Голдман-Ракич, стала рассматриваться как нейронный признак сохранения информации в рабочей памяти[69].