Ларри Розен - Рассеянный ум

В другом исследовании мы пользовались электроэнцефалографическими данными (ЭЭГ) об электрической активности мозга при выполнении такой же задачи и обнаружили, что актуальные стимулы быстрее обрабатывались в визуальной коре участников, чем пассивно наблюдаемые, а неактуальная информация обрабатывалась медленнее всего. В результате этого эксперимента мы узнали, что нисходящая модуляция включает воздействие на масштаб и скорость нейронной обработки, которая идет быстрее и интенсивнее при сосредоточенном внимании, а также медленнее и менее объемно при игнорировании.

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] J. Z. Chadick, T. P. Zanto, and A. Gazzaley, “Structural and Functional Differences in Medial Prefrontal Cortex Underlie Distractibility and Suppression Deficits in Ageing,” Nature Communications 5 (2014): 4223. . 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] J. Rissman, A. Gazzaley, and M. D’Esposito, “Measuring Functional Connectivity during Distinct Stages of a Cognitive Task,” Neuroimage 23, no. 2 (2004): 752–763. . 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] A. Gazzaley, J. Rissman, and M. D’Esposito, “Functional Connectivity during Working Memory Maintenance,” Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience 4, no. 4 (2004): 580–599. . 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] T. P. Zanto, M. T. Rubens, A. Thangavel, and A. Gazzaley, “Causal Role of the Prefrontal Cortex in Top-Down Modulation of Visual Processing and Working Memory,” Nature Neuroscience 14, no. 5 (2011): 656–661. . 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.