Кора лобных долей абстрагирует мысли частями

Люди часто сталкиваются с новыми ситуациями, из которых легко находят выход. Верный путь помогает находить опыт решения других, но в чем-то похожих ситуаций: человеческий мозг устанавливает между конкретными явлениями не только прямые связи, но и связи более высокого порядка. Люди могут абстрагироваться от конкретики и оперировать более общими категориями. Это позволяет человеку быстро приспосабливаться к новой обстановке, что оказалось очень важным для эволюционного прогресса человека.

Исследование, проведенное Дэвидом Бэдри (David Badre) в Университете Брауна (Brown University) в Провиденсе, штат Род-Айленд, в сотрудничестве с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, направлено на поиск мозговых механизмов, обеспечивающих абстрагирование при принятии решения.

Бессознательная абстракция

В статье, опубликованной в журнале Neuron, авторы приводят очень простой пример задачи, которая требует некоторого уровня абстрагирования, но решается легко. Если вы увидите дверь, к которой вместо ручки привязана веревка, вы не будете сомневаться, что надо потянуть за веревку, чтобы ее открыть, даже если до сих пор вам попадались только двери с ручками. Ученые объясняют это тем, что на первом этапе мозг усваивает правила, связывающие конкретное поведение с конкретной обстановкой, а на втором -- вырабатывает абстрактные правила, распространяющие поведение на другую обстановку.

Хорошо известна роль, которую играет в решении задач лобная кора человеческого мозга. Есть экспериментальные доказательства, что лобная кора построена по иерархическому принципу и разные ее зоны принимают решения разного уровня. Ученые решили проверить, какие зоны позволяют мозгу усваивать абстрактные правила.

Исследователи предложили 20 испытуемым два вида задачи. Когда на экране появлялся некий объект, нужно было за три секунды нажать одну из трех кнопок указательным, средним или безымянным пальцем. Перед экспериментом у каждого испытуемого определили фоновый уровень мозговой активности при помощи функционального магнитного резонанса (fMRI). Во время эксперимента магнитно-резонансное сканирование мозга продолжалось.

Возникающие на экране предметы варьировали по цвету, форме и ориентации в пространстве. В первом варианте задачи люди руководствовались одним простым правилом: три формы предмета соответствовали трем кнопкам вне зависимости от его ориентации. Это была простая задача, в которой действие (нажатие кнопки) определялось одним стимулом (форма предмета). Во втором варианте правила усложнялись: при красном цвете предмета трем кнопкам соответствовала его форма вне зависимости от ориентации, а при синем цвете предмета трем кнопкам соответствовала его ориентация в пространстве вне зависимости от формы. В этом варианте нужно было абстрагироваться от конкретных связей стимул-реакции и сформировать правило более высокого порядка.

Правильное нажатие кнопки сопровождалось приятным звуком, а неправильное -- резким и неприятным. Кроме того, за правильный ответ испытуемые получали вознаграждение.

Сложные задачи мозгового авангарда

Так как в данном случае ответ выражался в форме двигательной реакции, ученые при сканировании мозга сосредоточились на двух зонах лобной коры. Они находятся по соседству с двигательной (моторной) корой и, как известно, имеют отношение к планированию движений. Это премоторная кора и препремоторная кора, которая, как понятно из названия, лежит впереди.

Сравнивая активацию зон, пока испытуемые нажимают на кнопки, ученые могут понять, какая зона в большей степени вовлечена в решение. Оказалось, что сначала активны обе. Но затем при решении простой задачи активация препремоторной коры падает, а при решении сложной задачи остается высокой.

Ученые предлагают такую схему работы данных зон мозга. В поиске решения участвуют обе зоны, поэтому сначала обе они активны. Но, после того как возникают простые связи стимул-реакции, в случае сложной задачи препремоторная кора начинает формировать связи более высокого уровня. Если же такие связи не нужны, активность данной зоны затухает.

Из результатов биологи делают обобщающий вывод: «Мы нашли, что чем более впереди расположена зона лобной коры вдоль передне-задней оси, тем более высокий уровень абстракции она обеспечивает, -- говорит Дэвид Бэдри. -- Это базовая функциональная организация лобной коры».