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


12
Показать комментарии (12)
Свернуть комментарии (12)

  • MayDay  | 21.04.2010 | 11:01 Ответить
    Сообщение интересное, но для меня лишь свидетельство неразвитости или даже примитивности науки о мозге.
    Не "мозг может преследовать две цели одновременно", а метод магнитно-резонансной томографии позволяет выявить лишь не более двух зон активности.
    Ответить
  • dasem  | 21.04.2010 | 12:18 Ответить
    В тексте нет доказательств того, что испытуемые не способны решить более двух подобных задач. Поэтому последний абзац дважды странный: и потому, что утверждается что такие задачи неразрешимы, и потому, что такая ограниченность, по мнению Александра Маркова, может мешать в современных условиях.
    Почитаешь, так и будет потом казаться, что диспетчеры не могут отследить больше двух самолетов.
    Ответить
    • UNV > dasem | 30.05.2010 | 09:25 Ответить
      Имеется в виду, что одновременно эфективно работать может не более двух потоков сознания - т.е. связанных с решением новых для испытуемого когнитивных задач.

      Бессознательных же потоков обработки информации, основанных на условных рефлексах, может работать значительно больше.

      Посадите новичка в кресло диспетчера - и он больше чем за двумя самолётами эффективно не уследит. Если их станет больше двух, то он будет постоянно переключаться с одного на другой и количество ошибок возрастёт в разы.

      Опытный же диспетчер вырабатывает множество условных рефлексов, позволяющих ему включать сознание только для разрешения реальных проблем.

      Точно так же и с вождением машины - каждый из имеющих права может вспомнить, как мучительно проходили первые уроки, когда надо было держать в голове сразу положение педалей газа, сцепления и рычага коробки передач. На этой стадии обучаемый просто физически не замечает зеркала, не рулит и совершает много ошибок - просто потому, что незнакомых объектов контроля становится больше двух.

      И только когда вырабатывается условный рефлекс, позволяющий по одной команде от мозга сразу тронуться с места, вождение становится комфортным. Отсюда понятно, почему хороши коробки-автоматы - они позволяют даже новичку тронуться, контроллируя всего один параметр - силу нажатия на педаль газа (если он не забыл снять с ручника ;).
      Ответить
  • lesnik  | 22.04.2010 | 17:23 Ответить
    "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."

    Это в теории, а в эксперименте?
    Ответить
  • Чалдон_в_пимах  | 22.04.2010 | 19:06 Ответить
    "Разделение функций между полушариями позволяет хранить один мотив в левой, другой - в правой MFC".

    А психологи наивно делят мотивы не на право- и левополушарные, а на сознательные и бессознательные.
    Пора вам подтянуться, товарищи психологи!
    Ответить
  • Olegson  | 23.04.2010 | 00:34 Ответить
    Преследовать цели может человек, а мозг может поддерживать преследование двух целей. Опять низводят психику до мозга, редукционисты!
    Ответить
    • xronik > Olegson | 23.04.2010 | 14:23 Ответить
      да, да! тема души и божественного откровения явно не раскрыта. бурчание в животе тоже вот обошли стороной, редукционисты нещасные!
      Ответить
  • otto  | 23.04.2010 | 10:30 Ответить
    Не понял, на каком уровне 2 цели ?
    Связано ли это как-то с сознательным\подсознательным ?
    Вроде бы в гипнозе отвлекают сознание и работают с подсознанием....?
    Или я тот еще мыслитель ?
    Ответить
  • xronik  | 23.04.2010 | 14:20 Ответить
    "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." (c)

    ха! а может ли отсутствие крыльев помешать человеку летать? и как соотносится высшая математика, все эти интегралы, дифференциалы и прочая трахамуть, с нуждами "охотников-собирателей"?

    словом, телега опять стоит впереди лошади: именно отсутствие чего-то и является стимулом прогресса.
    Ответить
  • Эйнштейн_Emc2  | 13.05.2010 | 23:51 Ответить
    Всё это очень интересно. Могут сказать, что, если кто-то думает, что мозг человека для каких-то задачей не оптимален, то этот человек ничего не ведает ни в науке, ни в природе, ибо природа сама по себе развивается исключительно по оптимальным алгоритмам. Забыли принцип наименьшей энергии? То, что одна цель контролируется одним полушарием, а другая другим это верно, но почему, если появляется третья цель, то одновременно ее нельзя никак контролировать, кроме как создать для этого третье полушарие? Зачем? Можно просто ускорить мозг на небольшой промежуток времени, правда это будет сильно затратно, но иногда такое будет в жизни допустимо. В этом нет ничего не обычного, ибо в экстремальной ситуации как раз такое и происходит, что мозг ускоряется в работе и намного быстрее всё обрабатывает, нежели в повседневной жизни. Так, что коли будет критично человеческому мозгу и потребуется ему одновременно преследовать, хоть 4 цели, он это сделает благодаря ускорению, а не благодаря "аппаратной надстройки", как думает автор статьи! Вот так-то!!!
    Ответить
    • UNV > Эйнштейн_Emc2 | 30.05.2010 | 09:30 Ответить
      Аппаратная надстройка тоже не помешает, кстати. Как только появится возможность сделать такую надстройку, конечно же.
      Ответить
  • disman3  | 01.11.2015 | 12:57 Ответить
    Впервые я опубликовал свою работу, посвящённую двух мерности мышления, в 2005г. доказательством чему служат заказные письма с уведомлением. Публиковался с марта 2009г. на многих форумах и имел собственной сайт disman3.ru , посвящённый этому же, что отражено в статистике и адресах запросов. Прошу удалить статью, либо обязать автора сделать соответствующие ссылки.
    Ответить
Написать комментарий


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»