Обратите внимание, что механизмы нисходящей модуляции зрительного внимания и телесных движений очень похожи. Нейроны моторной коры подают сигналы нейронам спинного мозга, модулирующие их активность и влияющие на наши движения, в то время как нейроны префронтальной коры подают сигналы нейронам зрительной коры, модулирующие их активность и влияющие на наше восприятие мира. Эти отдельные нейронные сети исходят из разных областей лобной коры и отправляются в разные отделы мозга, воздействуя на движение и восприятие в соответствии с нашими целями, причем обе они действуют через нисходящую модуляцию нейронной активности. С эволюционной точки зрения нисходящая модуляция активности сенсорной коры, управляющая вниманием к входящим импульсам, является естественным усовершенствованием того же механизма, который используется более примитивными структурами лобных долей для управления простейшими движениями. Таким образом, все действия, обеспечиваемые нисходящей модуляцией префронтальной коры, включают полный набор способностей когнитивного контроля: внимание, рабочую память и управление задачами. Теперь давайте поочередно рассмотрим эти элементы и покажем, как действуют сети префронтальной коры и нисходящая модуляция.
Внимание
Блуждая по лесу, наш предок выходит к ручью. Для достижения своей цели: оценки вероятности, что в ближайших кустах скрывается ягуар, он пользуется избирательным вниманием для поиска рыжей шкуры с темными пятнами и применяет избирательное обоняние для определения следов мускусного запаха. Обе эти стрелы внимания выпущены в сторону густого кустарника на левом берегу ручья.
Каким образом нашему предку удается направлять свое внимание? Как было описано, нисходящая модуляция нейронной активности, обеспечиваемая префронтальной корой, является важнейшим механизмом в основе когнитивного контроля в целом и избирательного внимания в частности. Это происходит благодаря протяженным нейронным сетям, связывающим префронтальную кору с другими областями мозга; в описанном сценарии речь идет о сенсорных зонах. Схемы нейронной активности модулируются таким образом, чтобы избранные стимулы, наиболее актуальные для достижения целей нашего предка, были наиболее отчетливо представлены в тех мозговых структурах, которые кодируют их: черно-рыжий пятнистый узор в правой стороне зрительной коры и мускусный запах в обонятельной коре
[61]. Такая настройка, основанная на ожиданиях, приводит к тому, что нейронные репрезентации этих стимулов имеют преимущество по сравнению с фоновой активностью и, таким образом, их легче определить при появлении. Поэтому, когда мускусный запах все-таки попадает предку в ноздри, нейронные репрезентации, соответствующие этим стимулам в обонятельной коре, гораздо интенсивнее и более отчетливы по сравнению с моментом, когда он не ставил перед собой такую цель. Его цель повлияла на его восприятие. Поэтому избирательное внимание позволило ему действовать более эффективно на основе этого небольшого фрагмента информации.
Хотя это вполне точное описание нисходящей модуляции внимания, оно не передает все тонкости организации избирательного внимания в нашем мозге. Модуляция действительно создает контраст актуальных представлений по сравнению с фоновой активностью, но это достигается не только с помощью усиления значимых сигналов. Это также требует подавления репрезентаций незначительной информации. Процесс модуляции создает такой контраст, при котором актуальные сигналы имеют первостепенное значение. Только представьте, насколько «выше» вы смогли бы подпрыгнуть, если бы после того, как вы оттолкнулись, земля опустилась бы под вами. Подавление неактуальной информации улучшает нашу сосредоточенность на актуальных вещах и отправляет все остальное под землю.
С экспериментальной точки зрения нейронный процесс подавления можно представлять как акт игнорирования – гораздо более важного действия, чем думают многие люди. Десятилетия исследований доказали, что, хотя сосредоточенность на актуальной информации очень важна для достижения наших целей, игнорирование неактуальной информации имеет точно такое же важное значение. Игнорирование не обязательно должно быть осознанным процессом. Вероятно, наш предок не пытался игнорировать шорохи грызунов, шнырявших в траве, и щебет птиц в древесных кронах, так как понимал, что это поможет ему услышать тихое рычание ягуара. Но если вы сидите в кофейне и пытаетесь сосредоточиться на разговоре с другом, то осознаете целевую интерференцию вокруг вас и сознательно пытаетесь игнорировать музыку и болтовню окружающих людей. В любом случае подавление неактуальной информации в вашем мозге – это не пассивный процесс, но активное участие, создающее контраст между нейронными схемами и оттачивающее наше восприятие мира на основании наших целей.
В одном исследовании лаборатории Газзали мы показывали молодым людям серии двух лиц и двух пейзажей, представленные по очереди в случайном порядке (в книге мы будем называть это экспериментом «Лицо и пейзаж»)
[62]. Мы объяснили им, какие стимулы являются актуальными и необходимыми для запоминания в течение короткого времени (семь секунд), а какие стимулы нужно игнорировать. К примеру, в одной серии эксперимента мы сказали им, что нужно запоминать пейзажи, игнорируя лица, и что мы проверим их память через семь секунд. В другой серии мы попросили их запоминать лица, но игнорировать пейзажи. Пока они выполняли эти задачи, мы следили за активностью их мозга с помощью магниторезонансного томографа и пользовались функциональной МРТ для оценки масштаба мозговой активности в их зрительной коре. Мы хотели сравнить их реакции на одни и те же стимулы, когда их надо было запоминать и когда – игнорировать. Мы также сравнивали уровни мозговой активности при реакции на пассивно наблюдаемые стимулы: то есть когда у испытуемых не было задачи запоминать или игнорировать их. Мы обнаружили увеличение активности по сравнению с пассивным наблюдением, когда испытуемые запоминали пейзажи, и назвали это усилением – нейронным критерием сосредоточенности. Мы также обнаружили уменьшение активности по сравнению с пассивным наблюдением, когда испытуемые игнорировали пейзажи, и назвали это подавлением – нейронным критерием игнорирования. В ходе этого эксперимента мы узнали, что игнорирование – это не пассивный процесс; скорее целенаправленное игнорирование обеспечивается исходящим сигналом подавления активности ниже базового уровня пассивного наблюдения. Тот факт, что игнорирование является активным процессом, очень важен для понимания рассеянного ума; это показывает, что для фильтрации неактуальных стимулов необходимы определенные ресурсы.
В другом исследовании мы пользовались электроэнцефалографическими данными (ЭЭГ) об электрической активности мозга при выполнении такой же задачи и обнаружили, что актуальные стимулы быстрее обрабатывались в визуальной коре участников, чем пассивно наблюдаемые, а неактуальная информация обрабатывалась медленнее всего. В результате этого эксперимента мы узнали, что нисходящая модуляция включает воздействие на масштаб и скорость нейронной обработки, которая идет быстрее и интенсивнее при сосредоточенном внимании, а также медленнее и менее объемно при игнорировании.
