Область: нейробиология и экспериментальная психология

Источник: Schuck et al., «Медиальная префронтальная кора предсказывает изменения стратегии, управляемые изнутри», Neuron, 2015

1-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-3278312

Будь то бегство от хищника или поиск общественного туалета, с помощью внимания мозг усиливает активность в одних — нужных — отделах и подавляет в других. Вся информация, которая в данный момент обрабатывается в коре, направляется в заданное вниманием русло: можно ли спрятаться вон под той корягой? Какова вероятность того, что вон за тем углом скрывается заветный писсуар?

Такая стратегия эффективна, но она имеет и недостатки. Поскольку внимание фокусируется вокруг известных решений проблемы, другие, потенциально более эффективные методы могут оставаться незамеченными.

2-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-3476831

Как показывает новое исследование, из этой ситуации есть выход: пока мы концентрируемся на выбранной стратегии, наш мозг незаметно для сознания ищет альтернативы. Работа была проведена нейробиологами из Принстонского университета, Берлинского университета имени Гумбольдта, Центра вычислительной нейронауки в Берлине и миланского Университета Бикокка.

Психологи предлагали добровольцам простую компьютерную игру. В белой рамке на черном фоне появлялись красные или зеленые фигуры, слегка смещенные к одному из краев рамки. От участника эксперимента требовалось быстро определить, в какую сторону смещена фигура, и нажать соответствующую клавишу, после чего ему показывали следующее изображение, и так около 700 повторов.

Программа была настроена таким образом, что на определенном этапе эксперимента все красные фигуры оказывались смещенными в одну сторону, а все зеленые — в другую. Участникам об этом не говорили, но некоторые из них самостоятельно обращали внимание на эту закономерность и начинали ей пользоваться для выбора клавиши.

3-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-2122752

По результатам опросов после эксперимента выяснилось, что испытуемые переключались с одной стратегии на другую с разной эффективностью. Большинство участников (около двух третей) вообще не заметили, что цвет и положение фигуры в рамке как-то связаны. Из тех, кто обратил на это внимание, одни это сделали раньше, другие позже, но во всех случаях переключение с выбора угла на выбор цвета происходило резко, в течение одного-двух повторов.

Пока добровольцы выполняли задание, активность их мозга анализировалась на магнитно-резонансном томографе. Данные сканирования показали, что перед переходом на новую стратегию активность в ассоциативных отделах коры начинала зависеть от цвета. То есть по данным томографии можно было определить момент, когда информация о цвете «доходила» до высших отделов мозга, отвечающих, как считают некоторые нейробиологи, за «исполнительные» функции мозга, например распределение внимания и программирование поведения.

В частности, появление цветовой информации в области мозга, называемой «медиальной префронтальной корой», позволяло исследователям предсказывать, в какой момент тот или иной участник эксперимента перейдет на «цветовую» стратегию выбора клавиш для ответа.

4-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-9682319

Самое интересное заключалось в том, что такое предсказание можно было сделать еще до того, как сами участники осознавали, что существует более простой способ решения поставленной перед ними задачи. Повторные эксперименты показали, что, хотя участники переходят на новую стратегию примерно через 1 – 2  повтора после ее обнаружения, этот переход можно было предсказать за 4 повтора. То есть осознание неожиданного решения приходит после того, как в медиальной префронтальной коре начинается его изучение.

5-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-1340526

То, в свою очередь, фокусирует сознание, направляя все ресурсы на следование существующей модели поведения — например, «поиск знака „туалет“». Но в то же время мозг продолжает исследовать ситуацию и искать незамеченные связи, параллели и решения, которые могут улучшить выбранную стратегию. Обнаружив альтернативное решение, мозг перенаправляет внимание на него: например, вы можете вспомнить, что гораздо проще найти туалет в «Макдоналдсе», и резко переключиться на поиск красных вывесок.

В предыдущих работах ученые уже высказывали предположение, что медиальная префронтальная кора вовлечена в переключение внимания и «эврика-моменты». Сложность таких исследований в том, что в них фактически изучаются спонтанные откровения — решения, к которым мозг должен прийти самостоятельно, без внешних причин. Такие процессы по определению непредсказуемы, и изучать их в лабораторных условиях очень трудно.

6-d0b2d0bdd0b8d0bcd0b0d0bdd0b8d0b5-7894593

Главная ценность нового исследования в том, что его участников никак не подталкивали к поиску альтернативных решений: добровольцы додумывались до «цветовой» стратегии самостоятельно. Поэтому данные об активности их мозга отражают не целенаправленный, а спонтанный поиск решений — что в реальной жизни случается чаще.

Интересен и разброс участников эксперимента по способности переходить к новой стратегии. Ученые никак не анализировали различия между людьми, обнаружившими и не заметившими связь цвета и положения фигуры на экране, но сам факт того, что некоторые участники не замечали закономерность на протяжении 700 повторений, а другие обращали на нее внимание почти мгновенно, может указывать на глубокие различия в работе мозга у разных людей. Некоторые из нас настолько концентрируются на решении проблемы, что не замечают простых выходов. Видимо, поэтому, когда что-то не получается, полезно на минуту остановиться и отвлечься.