Торкель Клингберг - Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти

Таким образом, существуют две разные гипотезы о том, как рабочая память справляется с двумя задачами одновременно. Первая гипотеза гласит, что для одновременного выполнения двух задач нужен дополнительный, «вышестоящий» центр, который координирует деятельность двух сетей, участвующих в этом процессе. Но как в таком случае объяснить, почему с двумя задачами мы справляемся хуже, чем с одной? Можно предположить, что область X не идеально выполняет свою функцию координатора. Согласно второй гипотезе (гипотеза частичного совпадения), две задачи мешают друг другу, поскольку обращаются одновременно к одной и той же области. Иными словами, причину опять же нужно искать в системе, которая отвечает за рабочую память. Для проверки этих гипотез я и мои коллеги провели такое исследование. Испытуемые решали задачи — сначала на проверку визуальной памяти, затем — на проверку слуховой памяти, а потом обе задачи одновременно.

Как мозг справляется с двумя задачами одновременно

Чтобы проверить обе гипотезы, мы измеряли мозговой кровоток. Мы не обнаружили никакой дополнительной области X, которая активировалась бы, когда выполнялись две задачи одновременно. Зато разные сети частично перекрывали друг друга, что соответствует гипотезе номер 2. Другое исследование также показало, что чем сильнее перекрываются активные зоны, тем больше они мешают друг другу [75] О двух альтернативных гипотезах интерференции во время симультанного выполнения см.: Klingberg,T. & Roland, Р.Е. Interference between two concurrent tasks is associated with activation of overlapping fields in the cortex. Cognitive Brain Research. 1997, 6:1–8; Klingberg, T. Concurrent performance of two working memory tasks: potential mechanisms of interference. Cerebral Cortex, 1998, 8; Klingberg, T. Limitations in information processing in the human brain: neuroimaging of dual task performance and working memory tasks. Progress in Brain Research. 2000,126. .

Психологи часто используют сложный тест. Как правило, с ним хорошо справляются те, кто выполнял тесты на понимание прочитанного. Психолог зачитывает фразы, на которые нужно ответить утвердительно или отрицательно. Испытуемые также запоминают последнее слово каждой фразы и воспроизводят их в конце эксперимента. Если вы слышите:

«Собаки умеют плавать»;

«У лягушек есть уши»;

«Самолет легче воздуха»;

«У рук есть колени»;

«Птицы умеют летать»,

то должны ответить «да» на первый вопрос и запомнить слово «плавать», затем ответить «нет» на второй вопрос и сохранить в рабочей памяти оба слова — «плавать» и «уши», и так далее. Когда вы будете удерживать в памяти пять разных слов и при этом пытаться отвечать на вопросы, вы почувствуете, что ваша память уже на пределе и не справляется с нагрузкой.

В исследовании, которое я проводил вместе с Сильвией Банге (Стэндфордский университет, Калифорния, США), мы давали испытуемым это задание и изучали активность мозга [76] О функциональных магнитно-резонансных исследованиях одновременного выполнения заданий см.: Bunge, S., Klingberg, Т., Jacobsen, R.B. & Gabrieli, J.D.E. A resource model of the neural substrates of executive working memory in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2000, 97: 3573–3578. . Оказалось, что никакая дополнительная область не активируется при выполнении двух задач одновременно. Конечно, при одновременном выполнении лобная доля активируется больше, но в процессе задействованы те же самые области, как и при выполнении одиночной задачи. Таким образом, наш эксперимент свидетельствовал против первой гипотезы.

Группа ученых Йельского университета повторила эксперимент Марка Д'Эспозито, но получила иные результаты [77] В другом исследовании не удалось повторить результат Д'Эспозито о специальной области при одновременном выполнении заданий, см.: Adcock, R.A., Constable, R.T., Gore, J.С. & Goldman-Rakic, PS.Functional neuroanatomy of executive processes involved in dual-task performance. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2000, 97: 3567–3572. . Никакой дополнительной области обнаружено не было. Но позже было проведено еще одно исследование, которое ставило перед собой задачу найти специальную область мозга, которая отвечала бы за синхронное выполнение более сложных задач, где требуется совмещать задачу А с задачей В, одновременно удерживая в рабочей памяти информацию по выполнению обеих задач [78] Об исследовании, в котором была зафиксирована мозговая активность, специфичная при одновременном выполнении: Koechlin, E., Basso, G., Pietrini, P., Panzer, S. & Grafman, J. The role of the anterior prefrontal cortex in human cognition. Nature. 1999, 399:148–151. . Тот факт, что активные области мозга частично совпадают, объясняет, почему две одновременные задачи мешают друг другу, независимо от того, существует дополнительная область или нет.

Насколько успешно мы справляемся с двумя задачами одновременно, во многом зависит от их сложности и от уровня нагрузки на нашу рабочую память. Часто мы справляемся с двумя задачами, если одна из них доведена до автоматизма. Например, во время прогулки ничто не мешает нам размышлять о чем-нибудь. Как правило, действия, выполняемые на «автопилоте», не требуют активации лобной доли. Но наша рабочая память не умеет решать задачи на автопилоте, поскольку кодирует любую поступающую информацию, и при этом активизируются лобная и теменная доли. Может быть, поэтому так трудно одновременно выполнять две задачи, требующие участия рабочей памяти.

Из-за того, что «совпадающие» области мозга частично «перекрывают друг друга», на пути поступления потока информации образуется своего рода «узкое место». Можно списать невозможность синхронного выполнения нескольких задач на то, что некоторые участки мозга имеют ограниченные ресурсы.

В результате разных психологических экспериментов мы убедились в том, что рабочая память играет ключевую роль — от нее зависит наша способность выполнять сразу несколько задач, а также противостоять помехам. В предыдущей главе мы проследили этапы развития рабочей памяти в процессе взросления, отметили, что рабочая память отличается — у взрослых и у детей, а также выявили ряд ключевых областей — в интрапариетальной борозде и в лобной доле.

Естественно, существует множество различных ситуаций, которых я не коснулся в этой главе. Например, мы не способны реагировать на два разных стимула, если они воздействуют одновременно. Мы не можем одновременно выполнить две сложные задачи, требующие моторных реакций. И этот фактор уже не имеет отношения к рабочей памяти. И все-таки мы ежедневно решаем задачи, требующие интеллектуальной отдачи, и их невозможно выполнить без участия рабочей памяти. Выполнение этих задач зависит от двух разных факторов — ограниченности рабочей памяти и ограниченности наших возможностей выполнять две задачи одновременно. В любом случае, умение синхронно выполнять разные задачи и справляться с отвлекающими факторами напрямую зависит от рабочей памяти. Таким образом, в мозге каменного века есть «узкие места», и это именно те области, которые определяют нашу способность справляться с информационным потоком.