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

Итак, зрительная зона головного мозга проявляет повышенную активность в ответ на внешние раздражители. В зрительной зоне вспыхивает прожектор и освещает карту происходящего. Но где именно находится прожектор? Если бы мы могли измерить активность мозга именно в момент, когда мозг получает команду направить внимание на тот или иной объект, то у нас появилась бы возможность определить местонахождение участков мозга, которые ответственны за функцию управления.

Несколько исследовательских групп проводили эксперименты, используя тесты Познера на управляемое внимание. Результаты тестов во многом совпали. Познеру удалось идентифицировать две области — одну в теменной части, а другую — в лобной. Обе активизируются в тот самый момент, когда мы направляем наше внимание на какой-либо объект. Возможно, нейроны в этих областях контактируют с нейронами в зрительной зоне и активизируют определенные точки. Возможно, в этот процесс вовлечены и другие структуры мозга.

В результате многих исследований ученым удалось идентифицировать области, отвечающие за процесс активизации непроизвольного внимания (например, когда цель появляется на дисплее компьютера без заблаговременного предупреждения). В этом случае активизируются области, которые находятся на стыке теменной и височной долей и чуть ниже лобной доли.

Исследователь мозга Маурицио Корбетта (факультет медицины, Вашингтонский университет) сделал на основе множества экспериментов вывод, что существуют две параллельные системы внимания: одна — система произвольного (или контролируемого) внимания и другая — непроизвольного (или неконтролируемого) внимания [28] О разных типах внимания см.: Corbetta, M. & Shulman, G.L. Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nature Reviews Neuroscience. 2002. 3:201–215. Результаты исследований в этой области описаны в следующих работах: Kastner, S., Pinsk, M.A., De Weerd, P., Desimone, R. & Ungerleider, L. G. Increased activity in human visual cortex during directed attention in the absence of visual stimulation. Neuron, 1999. 22:751–761; Hopfinger, J.B., Buonocore, M.H. & Mangun, G.R.The neural mechanisms of top-down attentional control. Nature Neuroscience, 2000. 3:284–291. Следует отметить, что в процессе селективного внимания задействованы не только фронтальная и париетальная области мозга. Давид Ла Берже и другие ученые подчеркивают, что важную роль играет группа нейронов под названием «colliculus superior» («верхний холмик»). Они функционируют как пространственная карта, оттуда контакты ведут в кору головного мозга. Другая область головного мозга — таламус — также исполняет важную роль в процессе концентрации внимания. Речь идет о группе нейронов в самом центре мозга, состоящей из заднего бугорка таламуса и ретикулярных ядер. Эти ядра связаны с большими фрагментами коры головного мозга, такое расположение позволяет им активно участвовать в функции внимания. Фрэнсис Крик, который получил Нобелевскую премию за свои открытия в области ДНК, затем изменил сферу своих научных интересов. Он включился в исследования мозга, и, прежде всего, изучал границы и механизмы познания. В 1984 году написал статью «Функции ретикулярного комплекса таламуса: гипотеза прожектора». И в этой статье он сравнивает внимание с прожектором. . Результаты психологических экспериментов демонстрируют, что два различных типа внимания функционируют независимо друг от друга.

Пример рассеянности, продемонстрированный в истории со скрипкой на крыше автомобиля, является формой расстройства внимания, которая свойственна всем нам — в той или иной степени. Однако есть люди, страдающие серьезным расстройством внимания, прежде всего непроизвольного внимания. Такой феномен называют «игнорированием» и связан он, как правило, с повреждением теменной области мозга [29] Gazzaniga, M., Ivry, R.B. & Mangun, G.R. Cognitive neuroscience. Second edition. 2002. New York: Norton. . Теменная область в левом полушарии головного мозга обрабатывает информацию, которая поступает из правого поля зрения, а правое полушарие обрабатывает информацию, поступающую и из правого, и из левого поля зрения. После травмы левого полушария правое полушарие может функционировать как дублирующая система. Но правое полушарие после травмы не может справиться с аналогичными задачами, и симптомы нарушений проявляются все отчетливее. У людей с подобными травмами, как правило, сужается поле зрения. Если кого-нибудь из них попросят, например, нарисовать часы, они смогут нарисовать лишь половину циферблата.

В одном исследовании женщину с травмой теменной доли мозга попросили закрыть глаза и описать площадь в ее родном городе в Италии, которая была ей хорошо знакома. Она представила себе, что стоит на площади, лицом к церкви. Но из-за травмы она смогла описать только те здания, которые располагались в правом поле зрения. Затем ей предложили приблизиться к церкви и повернуться, так, чтобы увидеть площадь с другой стороны. Теперь она смогла описать здания, расположенные на другой стороне площади.

Таким образом, определенные ограничения пропускной способности мозга объясняются особенностями механизма внимания. Мы можем, например, направить наше внимание на какой-то определенный объект. Но как объяснить ограниченную пропускную способность при выполнении более сложных интеллектуальных задач, например при управлении вниманием и при сохранении полученной информации? Можем ли мы объяснить эти процессы?

Если механизм непроизвольного внимания в целом функционирует как прожектор, то он запускается автоматически, реагируя на внешние раздражители. Но когда речь идет о произвольном или контролируемом внимании, то необходима определенная команда, чтобы задать ему направленность. Чтобы сосредоточиться на определенной цели, например на лице в толпе, нам требуется обратиться к определенному типу памяти. Но как нам запомнить, на чем конкретно нам следует сосредоточиться?

Ответ прост — речь идет о рабочей (или оперативной) памяти. Рабочая память — это способность удерживать информацию и манипулировать ею короткое время, как правило, несколько секунд. Эта, на первый взгляд, элементарная функция чрезвычайно важна и незаменима для выполнения многих интеллектуальных операций. Прежде всего, рабочая память помогает контролировать внимание и решать логические задачи. Функциям рабочей памяти посвящены следующие главы моего исследования. Ниже я попытаюсь охарактеризовать понятие «рабочая память», а также проанализировать — как она соотносится с другими функциями мозга.

А теперь вернемся к Лотте, с ее напряженным и суматошным рабочим графиком. Например, когда она роется в ящиках своего загроможденного бумагами рабочего стола в поисках марки, она все время должна помнить, что именно она ищет. Беспорядок на столе свидетельствует о том, что многие объекты и цели конкурируют за ее внимание. Нейроны в визуальных областях мозга состязаются за право быть активизированными. Поэтому ей следует контролировать и регулировать свое внимание. Возможно, ее настолько раздражает беспорядок, что она закрывает ящик и начинает делать что-то другое. Но через пару секунд спрашивает себя, почему она закрыла этот ящик или где собственно находится марка. Команда найти марку стерлась из рабочей памяти.