Перегруженный мозг. Информационный поток и пределы рабочей памяти

В середине 1990-х годов ученые начали использовать функциональный магнитно-резонансный сканер, чтобы получать снимки мозговой активности примерно каждую секунду. Техника с более высоким разрешением позволяет различать активность на разных стадиях — на самой ранней, когда происходит ознакомление с объектом, на стадии сохранения информации в рабочей памяти и на заключительной стадии, когда мы реагируем на ту или иную информацию[42]. Многие исследования ставили перед собой задачу — проанализировать степень активности мозга, характерную для стадии сохранения информации в рабочей памяти. Ученые убедились в том, что информация сохраняется за счет непрерывной активности нейронов в лобной доле. Эти опыты дали очень серьезные результаты. И кстати, выяснилось, что не только лобная доля сохраняет непрерывную активность на стадии запоминания, но также и теменная доля.

Соотношение памяти и внимания

Сравнивая данные тестов на произвольное внимание с данными тестов на рабочую память, мы убедились в том, что рабочая память и управление вниманием связаны, и это согласуется с некоторыми психологическими концепциями. Но активируется ли при этом одна и та же система мозга? Вот в чем вопрос.

В одном из исследований мозговой деятельности в процессе активации рабочей памяти Клейтон Кертис и Марк Д'Эспозито (университет Беркли, штат Калифорния, США) использовали те же самые точечные тесты, которые ранее использовались с обезьянами[43].

Ученые работали с группой из пятнадцати человек. Мозговая активность каждого из них измерялась в течение 45 минут, а снимки мозговой активности делались каждую секунду. Эти эксперименты потребовали воли и выносливости не только от испытуемых, которые помещались в камеру томографа и запоминали позиции из точек на протяжении 45 минут, но и от ученых, которым предстояло обработать результаты более чем 40 тысяч снимков мозга.

После статистического анализа этих изображений Кертис и Д'Эспозито зафиксировали активность в теменной доле (sulcus intraparietalis), в верхней лобной извилине (gyrus frontalis superior), а также в передней части лобной доли (gyrus frontalis media). Примечательно, что в экспериментах Познера на произвольное внимание также активизировались первые две области.

Результаты исследований мозга подтверждают гипотезу о том, что рабочая память связана с управлением вниманием. Это может означать, что процессы запоминания точки и запоминания, куда следует направить свое внимание в ожидании появления точки, ничем не отличаются.

И все же следует подчеркнуть, что процессы активизации рабочей памяти и произвольного внимания совпадают не полностью. Во многих случаях, когда рабочая память выполняет определенные задания, в лобной доле наблюдается активация, которая не всегда проявляется при решении задач на произвольное внимание. Какую роль играет в данном случае процесс активации — до конца не ясно.

Но так или иначе на нашей карте мозговой активности по-прежнему много белых, или, по крайней мере, серых пятен. Мы по-прежнему не знаем, как функционируют передние части лобной доли. Возможно, в процессе активации передней части лобной доли взаимодействие между верхними частями лобной доли и теменной доли стабилизируется.

Кругами обведены области мозга, которые активизируются, когда информация сохраняется в рабочей памяти. Область в теменной доле и верхняя область лобной доли находятся в состоянии непрерывной активности в процессе сохранения пространственной информации. Эти области идентичны тем областям, которые активизируются при произвольном внимании. Область в лобной доле активизируется, когда включается рабочая память, но не всегда активизируется при контроле внимания. Стрелки показывают, как области сообщаются друг с другом в процессе функционирования рабочей памяти[44].

Как кодируется информация

И все-таки нам крайне важно выяснить — каким образом нейронам удается сохранять активность на стадии запоминания без внешних стимулов? Возможно, этот механизм запускают внутренние связи между нейронами.

Другой важный вопрос — какого типа информация кодируется в процессе непрерывной активности? Какая роль отведена этому процессу?

Подобные вопросы возникали и раньше, когда проводились исследования по изучению долговременной памяти. Согласно одной из теорий, определенные нейроны отвечают за специфическую память. Речь идет о так называемой «теории бабушкиных клеток». По этой теории, у нас есть специфическая клетка, которая активируется каждый раз, когда мы видим свою бабушку.