Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Мозг может преследовать две цели одновременно, разделяя функции между полушариями


Медиальная (внутренняя) поверхность правого полушария мозга. Цифрами обозначены поля Бродмана. 10 — передняя префронтальная кора (anterior prefrontal cortex, APC), 32 — дорсальная зона передней поясной коры (dorsal anterior cingulate cortex, dACC), 6 — премоторная кора (premotor cortex, PMC). dACC и PMC входят в состав медиальной фронтальной коры (medial frontal cortex, MFC). Изображение с сайта ru.wikipedia.org
Медиальная (внутренняя) поверхность правого полушария мозга. Цифрами обозначены поля Бродмана. 10 — передняя префронтальная кора (anterior prefrontal cortex, APC), 32 — дорсальная зона передней поясной коры (dorsal anterior cingulate cortex, dACC), 6 — премоторная кора (premotor cortex, PMC). dACC и PMC входят в состав медиальной фронтальной коры (medial frontal cortex, MFC). Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Важную роль в мотивации поведения играют участки медиальной фронтальной коры (MFC), в которых отображается информация об ожидаемой «награде» за то или иное действие. При помощи функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРИ) французские нейробиологи показали, что при выполнении единичного задания информация о награде отражается одновременно и в левой, и в правой MFC. Если человек преследует одновременно две цели, то первая («основная») награда кодируется в левой, а вторая — в правой MFC. При этом передняя префронтальная кора (APC) играет роль интегрирующего центра, в котором обе мотивации суммируются. По-видимому, лобные доли человеческого мозга способны эффективно координировать поведение в соответствии с двумя (но не более) одновременно преследуемыми целями.

Самый передний участок лобных долей — передняя префронтальная кора (APC) — является, по-видимому, нашим главным «аналитическим центром», отвечающим за принятие решений и планирование поведения. К сожалению, возможности этого мыслительного устройства ограничены, о чём свидетельствует не только повседневный опыт общения с ближними, но и результаты нейробиологических исследований. Как правило, APC в состоянии параллельно обрабатывать информацию, связанную с двумя разными целями или планами действий, но, когда целей (мотиваций) оказывается больше двух, эффективность принятия решений резко снижается. По-видимому, APC не может рекурсивно обрабатывать информацию о множестве альтернативных мотивов и вариантов поведения (Koechlin & Hyafil, 2007. Anterior Prefrontal Function and the Limits of Human Decision-Making).

Ранее было показано, что мотивация наших решений тесно связана с активностью другой области лобных долей — медиальной фронтальной коры (MFC). Именно здесь отображается (кодируется) информация о «награде», которую мы рассчитываем получить в случае успешного решения стоящей перед нами проблемы (в чём бы эта награда ни заключалась). До сих пор было неясно, что происходит в MFC, если перед человеком стоят сразу две цели, каждая из которых соотнесена со своей собственной «наградой».

Чтобы это выяснить, французские нейробиологи при помощи фМРИ проследили за работой мозга 32 добровольцев, выполнявших задания, связанные с преследованием одной или двух целей одновременно. За правильное выполнение каждого задания испытуемые получали денежную награду. Награда могла быть большой (1 евро) или маленькой (0,04 евро).

Испытуемым одну за другой показывали на экране буквы, составляющие слово tablet. Буквы демонстрировались в произвольном порядке. Испытуемый должен был определить, соответствует ли позиция данной буквы в демонстрируемой последовательности ее положению в слове tablet, и нажать одну из двух кнопок («да» или «нет»). Например, при появлении первой буквы нужно нажать «да», если это буква t, и «нет», если это любая другая буква. При появлении второй буквы нужно нажать «да», если это a, и так далее.

После демонстрации 3–5 букв испытуемые должны были прекратить выполнение первого задания и перейти ко второму (об этом им сообщали при помощи специальных символов на экране). Второе задание было таким же, как и первое, но за него назначалась отдельная награда. Величину награды испытуемые могли определить по цвету букв.

Тесты подразделялись на две группы. В первом случае (ситуация «переключение», switching) при переходе ко второму заданию о первом можно было забыть. После завершения второго задания снова начиналось первое, но не с того места, где было прервано, а самого начала. Таким образом, в этой ситуации испытуемый в каждый момент времени мог держать в голове только одну цель и помнить только об одной награде.

Во втором случае (ситуация «разделение», branching) по завершении второго задания требовалось продолжить выполнение первого с того места, где оно было прервано. В этой ситуации в ходе выполнения второго задания испытуемому приходилось удерживать в голове информацию сразу о двух задачах и двух наградах.

Для каждой из двух ситуаций использовались разные комбинации наград. За каждое из двух заданий награда могла быть большой или маленькой, поэтому комбинаций было всего четыре, а общее количество вариантов тестов было равно восьми.

Как и следовало ожидать, величина награды существенно влияла на качество выполнения заданий в обеих ситуациях. За 1 евро люди старались на совесть, реагировали быстро и допускали мало ошибок. За 0,04 евро они реагировали медленнее и ошибались чаще. Величина награды за второе задание не влияла на эффективность выполнения первого. Второе задание, однако, выполнялось хуже, если награда за первое задание была высока. Иными словами, вторая награда немного обесценивалась в глазах испытуемых, если они уже рассчитывали на хорошее вознаграждение за первое задание.

В ситуации «разделение», когда нужно было помнить о первом задании в ходе выполнения второго, испытуемые совершали существенно больше ошибок и во втором задании, и при возвращении к первому заданию. Это тоже вполне понятный и ожидаемый результат, свидетельствующий об ограниченности наших способностей к «многозадачному» мышлению.

Дизайн эксперимента позволил выявить области мозга, отображающие информацию об ожидаемой награде. Это те области, активность которых зависела от величины награды. Измерения проводились во время выполнения второго задания.

Оказалось, что активность APC зависит от того, какое задание выполняется: двойное или одиночное. Определенные участки APC в обоих полушариях возбуждались сильнее при выполнении двойного задания, чем одиночного. При этом выявились также небольшие участки APC, интегрирующие информацию об обеих наградах: активность этих участков положительно коррелирует с суммарной величиной обеих наград. Избирательное реагирование на отдельные награды в APC не было зарегистрировано.

В медиальной фронтальной коре (MFC) обнаружились две области (dACC и PMC, см. рисунки), избирательно кодирующие информацию о первой и второй награде. В ситуации «переключение», когда нужно было помнить только об одной награде, эти области возбуждались примерно одинаково слева и справа. В ситуации «разделение» левое полушарие кодировало первую («основную») награду, правое — вторую («дополнительную»).

Таким образом, когда человек имеет в голове только одну цель, информация об ожидаемой награде отображается симметрично в левой и правой MFC. Когда же приходится иметь в виду сразу две цели, происходит разделение функций между полушариями: левая MFC отображает первую мотивацию, правая — вторую. Что касается APC, «высшей аналитической инстанции», то она интегрирует информацию об обеих одновременно преследуемых целях.

В свете этих данных становится легче понять, почему мы худо-бедно можем одновременно учитывать и держать в голове две цели, но не более. Разделение функций между полушариями позволяет хранить один мотив в левой, другой — в правой MFC. Если появится третья цель, адекватно отобразить ее уже будет негде: третьим полушарием эволюция нас не обеспечила.

Области мозга, в которых отображается информация о награде при выполнении «двойных» заданий. Изображение из обсуждаемой статьи в Science
Области мозга, в которых отображается информация о награде при выполнении «двойных» заданий. Вверху: передняя префронтальная кора (APC), которая интегрирует информацию об обеих наградах. Оранжевым цветом показаны участки APC, сильнее возбуждающиеся при выполнении двойного задания (ситуация «разделение»), чем при выполнении последовательности одиночных заданий (ситуация «переключение»). Фиолетовым цветом показаны участки APC, активность которых положительно коррелирует с суммарной величиной обеих наград в двойном задании. В центре и внизу: участки медиальной фронтальной коры (MFC), избирательно кодирующие информацию об одной из двух наград. В центре — дорсальная зона передней поясной коры (dACC), внизу: премоторная кора (PMC). Желтым цветом показаны участки, активность которых отражает величину награды за первое («основное») задание. Голубым цветом показаны участки, кодирующие величину награды за второе задание. Левое полушарие слева, правое справа. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Такая ограниченность функциональных возможностей лобных долей может вредить нам на современном этапе культурно-исторического развития, когда наш мозг, «спроектированный» исключительно для нужд охотников-собирателей, оказался востребован для решения более сложных задач. Но нашим предкам, по-видимому, «двухзадачности» вполне хватало. Это позволяло эффективно защищать составленные долгосрочные планы от сиюминутных отвлекающих факторов и даже придумывать новые планы, обещающие большее вознаграждение. Но для полноценной системы принятия решений, основанной на комплексном анализе множества альтернативных целей и мотивов, дизайн нашего мозга, возможно, не оптимален.

Источник: Sylvain Charron, Etienne Koechlin. Divided Representation of Concurrent Goals in the Human Frontal Lobes // Science. V. 328. P. 360–363.

Александр Марков


Комментарии (12)



Последние новости: НейробиологияПсихологияАлександр Марков

5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных
23.05
В Китае найдены древнейшие многоклеточные водоросли
16.05
Уровень полученного образования отчасти зависит от генов
10.05
ГМО будут совершенствоваться при помощи искусственной эволюции
4.05
Рост концентрации CO2 в атмосфере способствует увеличению растительного покрова

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия