Нейробиолог Клаус
Линкенкаер-Хансен о биологических причинах погружения в собственные мысли,
навыке управления вниманием и роли ИИ в изучении работы мозга
Блуждающий ум ― это
ситуация, когда человек начинает обращать внимание на содержание своего ума, на
информацию, которую создает сам, в противоположность информации, приходящей из
органов чувств. Например, когда вы ведете машину или едете в метро, вы часто
поглощены собственными мыслями и пропускаете важную информацию извне, несмотря
на то что смотрите и слушаете. Так, например, вы пропускаете свою остановку.
Сдвиг внимания может быть
спровоцирован чем-то во внешней среде, но может возникать и спонтанно, без
какого-либо сенсорного триггера. Нейрофизиологам интересно понять, почему
блуждание ума иногда длится от 5 до 10 секунд, а в других случаях несколько
минут.
Что определяет продолжительность
этих состояний? С точки зрения психологии скука ― самая распространенная
причина блуждающего ума. Например, если вы общаетесь с кем-то, кто болтает не
переставая, вам может стать скучно. Станет трудно фокусироваться на монологе
собеседника, и вы начнете развлекать себя собственными мыслями.
Проблема блуждающего
ума остро стоит у рабочих, которые занимаются простым, но опасным трудом. Это
может привести к несчастным случаям. Не говоря уже об образовательном процессе,
когда студент не может сосредоточиться на преподавателе или читаемой книге.
История
исследования: от Джеймса до Киллингсворта
В 1890-х годах пионер
психологии Уильям Джеймс сосредоточился на изучении блуждающего ума и потока
сознания. Он говорил: «В то время как часть того, что мы воспринимаем, приходит
к нам через органы чувств от внешних объектов, другая часть (и, возможно,
бо́льшая) всегда приходит из нашей собственной головы».
Лишь недавно это
утверждение было подтверждено большими количественными данными в эпохальной
научной статье Мэтта Киллингсворта (Matthew
A. Killingsworth), опубликованной в 2011 году. Эта статья изменила правила
игры и вызвала появление новых исследований в области блуждающего ума.
Киллингсворт привлек
5000 участников, которые скачали себе приложение на смартфоны, чтобы он мог
изучать изменение и содержание их блуждающего ума в естественных условиях. Этот
подход отличался от предыдущих попыток, в которых участники должны были
заполнять анкеты в течение суток. Когда приложение включалось в разные моменты
дня, участник должен был ответить на три вопроса: «Как вы себя чувствуете прямо сейчас?», «Что вы сейчас делаете?» и «Думаете ли вы о чем-то другом, что не
связано с тем, чем вы занимались?». В четверти миллиона ответов была
поразительная частота блуждания ума — 47%. Это было своего рода доказательством
слов Джеймса.
Биологические
причины блуждающего ума
Актуальный и
интригующий вопрос звучит так: могут ли определенные системы в мозге вызывать блуждание
ума? Система, которая чаще всего причастна к этому процессу, ― это сеть
пассивного режима работы мозга. Она была открыта Маркусом Рэйчлом и его
коллегами почти 20 лет назад во время проведения метаанализа с помощью
позитронно-эмиссионной томографии, которая позволяет измерять метаболическую
активность.
Исследователи
обнаружили уменьшение активности в определенных регионах мозга всякий раз,
когда людей просили выполнить какую-то задачу, требующую активности. Это
открытие всех удивило, ведь раньше ученые предполагали, что когнитивные задачи
должны увеличивать активность мозга. Оказалось, что есть основные регионы
мозга, находящиеся в переднецентральной и заднецентральной частях мозга с
высокой базовой активностью во время отдыха и понижением этой активности во
время, например, решения арифметической задачи.
 |
|
Схема
позитронно-эмиссионной томографии
|
Мы до сих пор мало
знаем о функциональной роли сети пассивного режима. Ее обычно изучают,
используя нейровизуализацию состояний покоя, когда людей просят неподвижно
сидеть с закрытыми глазами, не засыпая, в течение 5–10 минут. К сожалению, лишь
недавно мы утвердили инструменты, применимые для измерения содержания и
качества мыслей и чувств во время отдыха, и они до сих пор не реализованы в
качестве стандартной процедуры получения таких данных в нейровизуализации
состояний покоя.
Опросник The
Amsterdam Resting-State был специально разработан для этой цели и проверен
на исследованиях состояний покоя более тысячи здоровых пациентов. Исследования,
в которых была использована эта анкета, показали, что существует большая и
устойчивая индивидуальная вариация в мыслях и чувствах здоровых людей, однако
ментальные заболевания, такие как депрессия и тревожные состояния, сильно влияют
на мысли и чувства в минуты отдыха. У нас впереди еще много работы, прежде чем
мы поймем нейронные корреляты феномена блуждающего ума в состоянии покоя.
Большая и стабильная
вариация в содержании блуждающего ума указывает на генетическое влияние, и это
интересная и еще не исследованная тема. Хотя Киллингсворт открыл, что в среднем
у человека ум блуждает около 47% дневного времени, проведенного в бодрствующем
состоянии, скорее всего, это результат будет варьироваться между 35 и 65% у
разных людей. Это связано с тем, что все нуждаются во внутренней обработке и
упорядочивании информации, но экстраверт может тратить на это меньше времени,
чем интроверт.
Как
получить контроль над блуждающим умом
Сегодня на Западе мы
видим возрастающий интерес к осознанности (mindfulness) или медитации на
концентрации внимания, используемой для того, чтобы научиться сосредотачиваться
и уменьшить уровень стресса. Во время этих упражнений люди пытаются
сосредотачиваться на одном объекте (например, на движении грудной клетки или на
ощущении воздуха, проходящего через ноздри во время дыхания) в течение 10–20
минут. Однако это скучно, и неподготовленный человек будет постоянно увлекаться
вслед за своим блуждающим умом. Когда человек обнаружит, что отвлекся, его
внимание должно быть возвращено к исходной точке.
Навык управления
вниманием ― это не дело нескольких минут, а систематическая ежедневная практика
в течение недель и лет. Только в таком случае есть возможность научиться этому.
Подобное изменение поведения было связано с улучшением ментального здоровья в
случаях депрессии, тревожных состояний и посттравматического стрессового
расстройства. Современные же усилия направлены на то, чтобы понять нейронные
механизмы, лежащие в основании этих эффектов, а также выяснить их влияние на
содержание, качество и частоту эпизодов блуждающего ума.
Роль
искусственного интеллекта в исследованиях мозга
Нейронаука в настоящее
время переживает взрыв в получении данных и стремительный прогресс в цифровой
обработке сигналов, используемой в осмыслении данных.
Нейровизуализация
состояний покоя ― это лишь один из примеров, тогда как мы измеряем сотни и
тысячи временных промежутков, каждый из которых берет свое начало от маленького
фрагмента ткани мозга и показывает исключительно сложные колебания. Задача
инженера по обработке сигнала заключается в том, чтобы количественно
охарактеризовать эти колебания и связать их с нейронными механизмами,
когнитивными проявлениями и поведением.
Параллельно этим
разработкам растет область вычислительной нейронауки. Иными словами, нейронные
системы моделируются на компьютере, что позволяет проводить эксперименты с
более точным контролем в области исследования роли конкретного механизма в
динамике мозга. Задача состоит в том, чтобы найти правильный уровень измерения
и описания функций человеческого мозга ― от молекулярного уровня до
поведенческого ― и связать экспериментальные данные с вычислительными моделями,
чтобы мы могли в конце концов понять, как работает этот сложный и важный феномен
блуждающего ума. На самом деле объем требуемых знаний может сильно превосходить
возможности отдельного человека. Таким образом, с появлением более совершенного
искусственного интеллекта, способного работать с неструктурированными данными,
мы не можем исключать, что он будет играть важную роль в наших знаниях и получаемых
данных о работе мозга.
Каждый год появляются
новые записи, демонстрирующие, какие вещи машина может делать лучше людей.
Например, 25 лет назад она обыгрывала чемпиона по шахматам. Однако шахматы
достаточно структурированная игра. Потом она обыгрывала лучших игроков Jeopardy! (телевикторина), а в 2016 году она победила
чемпиона го. Система IBM Watson
предложила лучшую диагностику рака, которую могли бы дать доктора. С искусственным
интеллектом, который быстро улучшает способность вычислительных систем
осмыслять полученные данные, сложно сказать, почему эти разработки не
превзойдут человеческие возможности в поглощении большого количества информации
и принятии лучших решений касательно того, как понимать мозг и лечить его
расстройства.
Klauss
Linkenkaer-Hansen
Assistant
Professor in the Department of Integrative Neurophysiology, Center for
Neurogenomics and Cognitive Research (CNCR), VU University Amsterdam