Рассеянный ум

Заметив ручей, наш предок ныряет в укрытие, но продолжает держать в уме подробности только что увиденной сцены – к примеру, расположение кустов на берегу. Он активно удерживает эту информацию, пока не решает, что может выглянуть наружу и приступить к поиску ягуара.

Понимание нейронной основы рабочей памяти было одной из величайших задач когнитивной нейронауки. Сохранение информации в уме после того, как ее больше нет в окружающей обстановке, критически важно для любого высокоразвитого поведения. Однако механизм этого феномена оказался очень трудным для понимания. В 1930-х годах доктор Карлайл Якобсен и его коллеги первыми установили важнейшую роль префронтальной коры в процессах рабочей памяти. Они показали, что с помощью экспериментальных разрезов в префронтальной коре можно вызвать нарушения рабочей памяти у обезьян, которые решали задачу, связанную с запоминанием и последующим воспроизведением информации[67]. Но очередной большой шаг к пониманию нейронных основ рабочей памяти был сделан только в 1971 году. В тот год Хоакин Фустер и его коллеги сообщили об открытии в префрональной коре обезьян особых нейронов, которые сохраняли активность после прекращения внешней стимуляции[68]. Нейронная активность начиналась во время предъявления стимулов и оставалась на высоком уровне в течение всего времени, пока подопытные обезьяны сохраняли в уме актуальную информацию. Эти замечательные нейроны были названы «клетками памяти». Устойчивая активность мозга в отсутствие зрительной стимуляции, подтвержденная в основополагающей работе Патриции Голдман-Ракич, стала рассматриваться как нейронный признак сохранения информации в рабочей памяти[69].

С годами новые исследования открыли нам, что нейроны по всему мозгу обладают таким же свойством устойчивой активности в отсутствие стимула. Особенно характерно это было в сенсорной коре при репрезентации характеристик внешних стимулов. Фактически, такая активность сенсорной коры оказывается еще одним примером нисходящей модуляции, сходной с той, которая происходит в процессе избирательного внимания, но в данном случае она происходит после того, как стимуляция прекращается. Современное понимание таково, что в процессе рабочей памяти префронтальная кора модулирует активность сенсорной коры с помощью таких же нейронных сетей, как те, которые используются для избирательного внимания в присутствии внешних стимулов. Так мы сохраняем в уме живую информацию, когда ее уже нет перед нами. Фустер также представил доказательство причинности, когда продемонстрировал, что нарушение функции префронтальной коры у обезьян с помощью охлаждения этой части мозга влияет на модуляцию активности зрительной коры, а также ухудшает эффективность рабочей памяти[70].

Управление задачами

Пока наш предок безуспешно высматривает ягуара, он решает бросит камень в воду, чтобы спровоцировать движение. Поэтому, когда он прячется в укрытии, то ищет подходящий камень, не теряя из виду своей первоначальной цели поисков ягуара и одновременно сохраняя в уме подробный образ ручья с кустами на левом берегу.