22.04.2013

Кора мозга меняет свои функции в зависимости от текущей задачи

Когда нам нужно найти что-нибудь, в поисках участвует вся кора мозга, включая даже зоны абстрактного мышления, начинающие заниматься анализом визуальной информации.

Мы привыкли считать, что кора мозга поделена на функциональные зоны, то есть разные участки коры предназначены для выполнения разных задач. Но в последнее время нейробиологи всё чаще высказывают сомнения в том, что наш мозг состоит из множества специализированных департаментов. Недавно сообщали о результатах работы учёных из Лёвенского католического университета (Бельгия), которые обнаружили у мозга неспецифические волны активности, «перекатывающиеся» по всей коре независимо от вида стимула. Ещё одна работа на эту тему появилась в журнале Nature Neuroscience, где исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) описывают, как мозг концентрируется на текущей задаче.

В своём эксперименте учёные смоделировали ситуацию, когда мы в спешке ищем по квартире потерянные ключи, или спрятавшегося котёнка, или пытаемся высмотреть в толпе знакомого, который назначил нам встречу. Подопытные смотрели видео, в котором нужно было отыскать конкретного человека или конкретный автомобиль; когда кто-то замечал нужный объект, он нажимал кнопку. За мозгом в этот момент следили с помощью фМРТ. Трудность состояла в том, чтобы проанализировать изменения в активности разных зон коры: исследователи наблюдали одновременно за 50 тысячами участков мозга, и эти участки по-разному реагировали на 935 объектов и действий, которые происходили в видеоклипах.

В мозге есть зоны, предназначенные для распознавания разных объектов: растений, животных, людей, зданий и т. д. Но если появлялась задача найти человека, все будто бы забывали о своей главной функции и начинали искать человека, присоединяясь к обычной «человекораспознавательной» зоне. То же самое происходило, если на видео нужно было найти автомобиль. Причём эти изменения касались не только зрительных участков коры: на поиск объекта устремлялись и участки префронтальной коры, отвечающие за абстрактное мышление, долговременное планирование и другие высшие когнитивные функции.

То есть, заключают авторы работы, кора мозга вовсе не выглядит как жёстко расчерченная карта с чёткими границами между регионами. С функциональной точки зрения, она представляет собой что-то вроде непрерывного динамического семантического поля: одно и то же значение, один и тот же объект может восприниматься разными зонами коры, и даже такими, которые, казалось бы, не предназначены для визуального распознавания предметов. Участки коры многофункциональны, а их текущая функция определяется вниманием.

Тут, конечно, сразу возникает вопрос, откуда берётся внимание и как оно управляет корковой динамикой, — мы ведь постоянно переключаемся с одного на другое, и нужен очень точный механизм, который оценивал бы, сколько ресурсов коры потребуется в конкретном случае и как их сфокусировать на задаче. Во всяком случае понятно, почему мы не можем думать сразу о двух вещах: если мы изо всех сил ищем потерявшегося котёнка, у нас просто нет свободных ресурсов, с помощью которых мы могли бы распланировать, например, следующие выходные. Вполне возможно, что так же обстоят дела и с высшими когнитивными функциями: идя по улице, глубоко задумавшийся человек легко может врезаться в столб, потому что в этот момент даже его зрительные анализаторы будут отданы под решение каких-то абстрактных задач.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Беркли.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru