Сб12032016

Обновление09:33:56

Объем мозга и интеллект

Объем мозга и интеллект

Перегруженный мозг



Объем мозга и интеллект


Содержание:

Сверхамбициозность и нетерпение — эти качества вынуждают нас применять давние и хорошо известные приемы. Очень часто мы стремимся закончить дела побыстрее — и хватаемся за все одновременно. Мы пытаемся сделать как можно больше дел в кратчайшие сроки. Существует целая серия анекдотов об ученом и писателе Георге Клейне из Каролинского института и его методах сэкономить время. Бреясь, он учит греческий, а когда плавает в бассейне, вдоль бортика ходит его ассистент и записывает за ним его высказывания. Сидя за рулем, Клейн диктует электронные письма, а во время обеда читает.

Часть задач, таких как, например, одновременно бриться и завтракать, трудно выполнить из-за ограничений моторики. Другие задачи, такие как вести машину и параллельно смотреть на карту, вызывают сложности потому, что мы воспринимаем информацию только из одного источника и сосредотачиваем взгляд только на одном предмете. Многие разноплановые задачи трудно выполнить одновременно по причине того, что они плохо синхронизируются. В любом случае, одновременное выполнение разных задач является серьезным испытанием для рабочей памяти.

Майкл Познер считает, что данные многих исследований в этой области можно предельно упростить и описать с помощью следующего графика:

Результат одновременного выполнения двух задач

Результат одновременного выполнения двух задач

Кривая на приведенном графике показывает результаты одновременного выполнения двух задач67. Например, задача А — чтение газеты, а задача В — разговор за завтраком с гражданской супругой или законной половиной. Если вы, например, решите целиком сосредоточиться на газете и проигнорировать общение с вашим партнером, то задачу А вы выполните на 100 процентов (по определению), а задачу В не выполните вовсе. Если вы начнете все же прислушиваться к собеседнику и давать какие-то односложные ответы, вы немного улучшите свои показатели, и они станут выше нуля, но вместе с тем чтение газеты, конечно, замедлится, и вам придется по несколько раз перечитывать абзацы и сложные фразы. Результат по выполнению задачи А начнет ухудшаться. Если вы отложите газету и уделите вашему собеседнику все внимание, вы выполните задачу В на 100 процентов, но задача А останется невыполненной, и результат будет нулевым.

Как видно из графика, выполняя задачу А на 90 процентов, мы можем одновременно выполнить задачу В почти на 44 процента. Неожиданно объем рабочей памяти увеличился на целых 34 процента. Отчасти это объясняется тем, что мы быстро переключаемся с одной задачи на другую, но при этом тратим больше времени и сил. Мы расплачиваемся также тем, что используем возможности нашей рабочей памяти только на 90 процентов, хотя могли бы использовать на все 100. Если вы невпопад ответите на вопрос, будете ли вы пить кофе с молоком или без, или дважды прочтете одно и то же сообщение, это еще полбеды. Но явно не стоит обсуждать, куда и как выгоднее вложить накопления, пытаясь при этом осилить передовицы утренних газет.

Бытует мнение, что женщины лучше мужчин выполняют разные задачи одновременно, и это связано с большей плотностью связей нервных волокон между правым и левым полушариями. Фраза о том, что «у женщины в голове широкополосный канал», стала расхожей. Это скорее миф, который получил особую популярность именно в Швеции. Я перерыл массу литературы, но мне не удалось найти ни одного подтверждения тому, что между мужчинами и женщинами в этом плане существуют принципиальные различия. Я переписывался со многими специалистами, но не нашел никакой отсылки к этому утверждению и не смог вычислить, откуда пошел этот слух. Хотя то, что «мозолистое тело» («corpus callosum») — проводник между двумя полушариями, у мужчин и женщин отличается по форме и по величине, это факт. И все же никто достоверно не знает, какое функциональное значение имеет эта особенность.


Вождение автомобиля и разговоры по мобильнику


Трудно дать научное описание таким повседневным занятиям, как уборка, разговоры или вождение машины. Каждый из нас делает это по-своему, в зависимости от конкретных условий и обстоятельств. Конечно, одно дело — вести машину по прямой ровной трассе в Норрланде, и совсем другое — пробираться по центру Стокгольма. Разговаривать тоже можно по-разному: одно дело — просто пребывать в роли пассивного слушателя, и совсем другое — вести интеллектуальный спор, требующий немалых когнитивных усилий. Поэтому есть смысл изучать процесс выполнения одновременных действий во время вождения в лабораторных условиях. В лаборатории можно сымитировать вождение автомобиля, а также сформулировать специфические когнитивные задачи, которые надо будет выполнять одновременно с вождением.

Согласно результатам одного американского исследования, водительские навыки не станут хуже, если водитель слушает радио или магнитофон68. Зато задачи, требующие большей умственной отдачи, такие как разговор на интеллектуальные темы, наоборот, мешают вести машину и приводят к тому, что водитель в два раза чаще проезжает на красный свет светофора и медленнее реагирует на изменения дорожной ситуации.

Ученые Хокан Альм и Лена Нильссон (Линчёпинг- ский университет, Швеция) изучали влияние разговоров по мобильному телефону на безопасность дорожного движения69. Они пришли к выводу, что одновременное вождение автомобиля и разговоры по мобильнику отрицательно сказываются на безопасности движения и увеличивают риск дорожно-транспортных происшествий. Они использовали автосимулятор в виде половины «Сааба 900» и проекционный экран вместо лобового стекла. Так имитировался эффект езды по автомагистрали. Перед участниками эксперимента поставили единственную задачу: соблюдать необходимую дистанцию по отношению к ехавшей впереди машине и тормозить, когда машина впереди тормозит. Сначала выполнялась только эта задача. Затем прибавилась другая: участники должны были вести машину, одновременно запоминая и повторяя слова, которые им зачитывали. Было отмечено, что реакция замедлилась на полсекунды. Водители старше 60 лет, у которых объем рабочей памяти заведомо меньше, показали еще более плачевные результаты: у них реакция замедлилась на полторы секунды.

Таким образом, наши способности выполнять несколько дел одновременно ограниченны — в связи с предельным объемом рабочей памяти. Далее в этой главе мы более подробно рассмотрим области мозга, которые участвуют в этом процессе. Но давайте сначала поговорим о том, как наша память противостоит помехам, поскольку в этом процессе задействованы те же механизмы, что и при одновременном выполнении двух действий.


«Эффект вечеринки» и другие отвлекающие моменты


Итак, Лотта, сидя в своем офисе, читает отчет, а рядом кто-то из коллег говорит по телефону. И она непроизвольно вслушивается в разговор. Тем самым она параллельно выполняет две задачи. Если она решит сосредоточиться только на чтении, абстрагируясь от телефонного разговора и прочих помех извне, вся информация, не имеющая отношения к делу (например, телефонный разговор ее коллеги), будет расценена как отвлекающая, и Лотта попытается ее проигнорировать.

Лондонские психологи Нилли Лави и Жан де Фоккерт изучали соотношения рабочей памяти и отвлекающих факторов70. В ряде своих работ они пришли к выводу, что когда мы выполняем интеллектуальные задачи, требующие большей сосредоточенности и большего напряжения, нас легче отвлечь. Они также утверждают, что наша помехоустойчивость зависит от степени активности той части мозга, которая кодирует помехи.

Эдвард Фогель и его научая группа (университет Орегона, США), в статье, опубликованной в журнале «Природа» («Nature») в 2005 году, приводят данные, указывающие на то, что людям с более развитой рабочей памятью легче не реагировать на отвлекающую информацию71. Они также зафиксировали изменения электрической активности в теменной доле в зависимости от количества информации, сохраняемой в рабочей памяти. С помощью этой техники им удалось доказать, что люди с менее развитой рабочей памятью не различают нужную и ненужную информацию. Иначе говоря, их рабочая память засоряется второстепенными сведениями и занимает место, отведенное для важной информации.

Как же происходит эта фильтрация? Чтобы ответить на этот вопрос, я и моя коллега — Фиона Макнаб — провели следующий эксперимент. Испытуемые решали одни и те же задачи на запоминание, причем одной группе сообщили, что наряду с нужной информацией в задачах будут и лишние, «отвлекающие сведения», которые в одном случае при ответе следует проигнорировать, а в другом принять во внимание. Мы обнаружили, что у участников, которые получили эту подсказку, повысилась мозговая активность в префронтальной коре, базальных ганглиях — скоплениях нейронов, залегающих в глубине мозга. Чем выше была эта активность, тем быстрее испытуемый выполнял задания, отсеивая липшее. Следовательно, можно предположить, что названные участки мозга играют роль фильтров для временной памяти и ее хранилища, как своего рода «привратники». Скажу даже больше: чем более развитой у испытуемых была рабочая память, тем больше активности наблюдалось в этих областях.

Йене Гиссельгорд, Мартин Ингвар и другие ученые (Каролинский институт, Швеция) изучали процесс запоминания информации в момент, когда человека отвлекают посторонними разговорами72. Оказалось, что в определенных областях повышается активность, что может означать компенсаторную реакцию рабочей памяти, тогда как другие области снижают свою активность, что может означать ее резкое торможение.

Хорошо известный пример с отвлечением — так называемый «эффект вечеринки». Когда вокруг люди общаются друг с другом, у вас есть возможность сосредоточиться именно на том человеке, с которым вы разговариваете. Вы направляете на него прожектор своего внимания. Благодаря этому вы фактически можете отфильтровать все другие разговоры вокруг вас. Но когда, например, кто-то у вас за спиной окликает вас, вы не можете не отвлечься, и тогда ваше внимание переключается с вашего собеседника на того, кто только что произнес ваше имя. Этот пример демонстрирует, что между системами произвольного и непроизвольного внимания существует взаимодействие. Система произвольного внимания направляет фокус на вашего собеседника, тогда как система непроизвольного внимания заставляет реагировать на другие стимулы.

Сравнительно недавно психологи обнаружили, что разные люди на вечеринках ведут себя по-разному: одни продолжают увлеченно беседовать даже после того, как их окликнули, а примерно треть отвлекается73. Оказалось, что разница в поведении объясняется объемом рабочей памяти; люди с минимальным объемом рабочей памяти отвлекаются чаще других. Это совпадает с тем, о чем уже я писал выше: рабочая память нужна нам для того, чтобы управлять вниманием. Когда в рабочей памяти есть изъяны, нам трудно сосредоточиться, и мы отвлекаемся на все подряд. Отвлекающие моменты и система непроизвольного внимания одерживают верх.

Удастся ли Лотте отгородиться от внешнего мира, будет определяться двумя факторами: трудоемкостью задачи и количеством помех. Трудоемкость задачи зависит как от объема информации, которую ей надо удержать в рабочей памяти, так и от ресурсов ее рабочей памяти.

На рабочую память Лотты может влиять и то, в какой она сейчас форме и в каком состоянии. Если у нее есть ребенок, который не дает ей спать по ночам, от нехватки сна деятельность ее рабочей памяти временно ухудшится, задача покажется более сложной, и Лотту будет легче отвлечь. Нагрузка на рабочую память может зависеть, и от сложности текста — длинные предложения и специальные термины требуют от рабочей памяти большего напряжения.

Представим себе, что мы положили на две разные чаши весов рабочую память и помехи, чтобы выяснить, как наша рабочая память справится с задачей. Если помех много, рабочая память должна «потрудиться». Если рабочая память перегружена большим количеством информации, мы легче отвлекаемся на внешние раздражители.

Высокий уровень помех, характерный для современного технологического общества, предъявляет высокие требования к нашей рабочей памяти. Современные офисы наверняка способствуют сближению сотрудников и укрепляют дух корпоративности, но вместе с тем предъявляют более высокие требования к нашей рабочей памяти.


Как мозг справляется с двумя задачами одновременно?


И все же — почему наш мозг иногда справляется, а иногда не справляется с двумя задачами одновременно? Многие психологи считают: для одновременного выполнения разных задач требуется дополнительная функция. Эту функцию берет на себя «центральный исполнитель» (« the central executive»). Психолог Алан Бэддели называет этот модуль координатором рабочей памяти. Но в какой области мозга находится этот «центральный исполнитель»?

Группа ученых во главе с Марком Д'Эспозито изучала испытуемых, которые сначала выполняли одно задание, а затем два задания одновременно74. Выяснилось, что несколько областей, в частности, в лобной доле, активировались, когда испытуемые выполняли две задачи одновременно, и не активировались, когда выполнялась одна задача. Ученые пришли к выводу, что эти области можно условно считать неврологическим аналогом «центрального исполнителя», особого модуля, регулирующего и координирующего активность работы мозга.

Однако некоторые ученые подвергли критике термин «центральный исполнитель», поскольку он наводит на мысль о некоем человечке в мозге, этаком гомункуле, который играет роль дирижера. Только кто же тогда дирижирует мозгом этого маленького человечка, когда, например, надо выполнить два действия одновременно, - еще один маленький человечек, который находится в голове уже этого маленького человечка?

Но почему же все-таки нам не всегда удается выполнить две задачи одновременно? Согласно другой гипотезе, при выполнении двух задач задействована одна область мозга. Но выполнение задачи почти никогда не связано с одной-единственной областью мозга, а с целой сетью областей. Представим, что у нас есть две сети, А и В, которым одновременно нужен доступ к одной и той же области, и между ними возникает конкуренция. Возможны два варианта: или сеть А и сеть В будут активизироваться попеременно, и тогда ни у одной из них не будет полного доступа к этой области, или сети активизируются одновременно, и тогда они не будут работать в полную силу, потому что станут мешать друг другу.

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.

Как мозг справляется с двумя задачами одновременно

Как мозг справляется с двумя задачами одновременно

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.

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 другу75.

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 мозга76. 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 результаты77. 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 задач78. 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.

Гипотеза объединенной емкости

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.

В следующей главе мы проанализируем разные теории, объясняющие, откуда мы черпаем свои ресурсы. В этой связи особенно важно понять, как наш интеллект каменного века справляется с информационным потоком. И, может быть, самый парадоксальный вопрос заключается не в том, почему наши способности хранить и обрабатывать информацию ограниченны, а почему эта способность вообще сформировалась. Наш компьютеризированный информационный век, казалось, с лихвой задействовал все ресурсы. Но тот мозг, с которым мы появились на свет, генетически мало чем отличается от мозга, с которым 40 тысяч лет назад рождались кроманьонцы. Как такое может быть?

ПРИМЕЧАНИЯ

67Диаграмма взята из источника : Posner, М. Chronometric explorations of mind. Hillsdale, NY: Erlbaum. 1978.
68 См. американское исследование об одновременном выполнении задач : Strayer, D.L. & Johnston, W. A. Driven to distraction: dual-task studies of simulated driving and conversing on a cellular telephone. Psychological Sciences. 2001, 12:462-466.
69 См. шведское исследование об одновременном выпол нении задач : Aim, Н . & Nilsson, L. The effects of a mobile telephone task on driver behaviour in a car following situation. Accident Analysis and Prevention. 1995, 27:707-715.
70 О рабочей памяти и отвлекающих факторах см .: La- vie, N., Hirst, A., de Fockert, J .W. & Viding, E. Load theory of selective attention and cognitive control. Journal of Experimental Psychology. 2004,133:339-354. Краткую аннотацию см .: Lavie, N. Distracted and confused? Selective attention under load. Trends in Cognitive Sciences. 2005,9:75-82. Отчет о мозговой активности при отвлекающих факторах см.: de Fockert, J.W., Rees, G., Frith, С .D. & Lavie, N. The role of working memory in visual selective attention. Science. 2001, 291:1803-1806.
71 Об объеме рабочей памяти и отвлекаемости см.: Vogel, Е. К ., McCollough, A.W. & Machizawa, M.G.Neural measures reveal individual differences in controlling access to working memory. Nature. 2005,438:500-503.
72 О влиянии отвлекающих разговоров на мозговую активность см.: Gisselgard , J.,Petersson, К .М.,Baddeley, A. & In- gvar, M. The irrelevant speech effect: a PET study. Neuropsy- chologia. 2003, 41:1899-1911.
73 Об объеме рабочей памяти и эффекте вечеринки см.: Conway, A.R., Cowan, N. & Bunting, M.F. The cocktail party phenomenon revisited: the importance of working memory capacity. Psychonomic Bulletin & Review. 2001, 8:331-335.
74О функциональных магнитно -резонансных исследованиях «центрального исполнителя» см.: D' Esposito, М ., Detre, J. A., Alsop, D. C., Shin, R. K., Atlas, S. & Grossman, M. The neural basis of the central executive system of working memory. Nature. 1995, 378:279-281.
75О двух альтернативных гипотезах интерференции во время симультанного выполнения см.: Klingberg,Т . & 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.
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.
77В 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, P. S. Functional neuroanatomy of executive processes involved in dual- task performance. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2000, 97: 3567-3572.
78Об исследовании, в котором была зафиксирована мозговая активность, специфичная при одновременном выполнении: Koechlin, Е ., Basso, G., Pietrini, P., Panzer, S. & Graf- man, J. The role of the anterior prefrontal cortex in human cognition. Nature. 1999, 399:148-151.

Торкель Клингберг

Продолжение следует...

Перегруженный мозг


Мозг и магическое число семь


Объем мозга и интеллект


Парадокс Уоллеса


Пластичность мозга


Дефицит внимания и гиперактивность

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ!

Вконтакте Подписаться на новости Подписаться на новости Подписаться на новости

Популярные статьи

Родительская азбука, или сначала о главном

Мы хотим поделиться рядом психологических идей, которые отражают современные подходы к…

Адаптация к школе - как помочь первокласснику?

Погружение в учебный процесс у первоклашек происходит не сразу: у кого-то адаптация к…

Младший подростковый возраст: особенности

Младший подростковый возраст – один из сложнейших этапов развития ребенка. Однако чаще…

Рекрутинг

Рекрутинг (англ. recruiting) или подбор персонала — это процесс привлечения потенциальных…