Шридхаран Девараян с соавторами провели комплексный анализ закономерностей совместной активации множества областей мозга у испытуемых, которые слушали классическую музыку. Любое «движение перехода» (то есть перехода между отдельными частями симфонии или концерта) было связано с активацией лобно-островковой части коры правого полушария, за которой следовала активация задней теменной коры правого полушария9. Тревор Чонг с коллегами обнаружили особенно сильную активацию в нижних теменных отделах коры правого полушария у испытуемых, которые наблюдали незнакомые им действия, но ослабленную активность, если эти действия они уже наблюдали ранее10.
Нэнси Канвишер и ее коллеги изучали закономерности активации зрительной коры у испытуемых, которые учились определять различия между предметами, относящимися к новым категориям. Оказалось, что обучение сопровождается изменениями закономерностей активации, которые значительно варьировали в разных областях правого полушария по сравнению с левым11. В подобном ключе обучение сложным арифметическим вычислениям приводило к смещению закономерностей активации в сторону левого полушария, особенно к теменным областям левого полушария12.
Как мы уже обсуждали в Главе 4, активное использование функциональной нейровизуализации, особенно фМРТ, сместило фокус исследований от отдельных областей мозга к нейронным сетям и их взаимодействиям. В ряде таких исследований было обнаружено внезапное, резкое изменение в середине выполнения задания познавательного характера, запускающее активацию сети областей в лобной и теменной коре, и эта активация была латерализована в правом полушарии. Представляется, что точная природа этого изменения не имеет значения, поскольку в любом случае имеет место резкое изменение. В одном таком эксперименте изменение приняло форму перехода «музыкального движения» (переход от одного отдельного сегмента сложной композиции к другому). В другом эксперименте был использован принцип «эксцентричности», когда последовательность визуальных стимулов редко и непредсказуемо прерывается отдельным «странным» стимулом. Представляется, что любое резкое изменение в окружающей среде активирует сеть областей в правом полушарии13.
Мораль этих исследований простая и мудрая: нейронные механизмы когнитивных процессов не статичные, и их нельзя представлять в виде простых фиксированных локальных сетей. Наоборот, эти сети постоянно модифицируются по мере накопления опыта, и относительная роль двух полушарий меняется в процессе обучения.
К сожалению, при использовании функциональной нейровизуализации исследования не часто проводятся так, как это сделала Василиса. Она изучала характеристики выполнения на различных стадиях активирующего задания познавательного характера по отдельности, а потом сравнивала их. Намного чаще проводится усреднение целой последовательности, комбинируются точки сбора данных, полученных в начале, середине и конце эксперимента. Это можно было бы считать обоснованным подходом, если бы у нас были все основания предполагать, что мозговые механизмы, лежащие в основе выполнения задания, остаются неизменными на протяжении всего процесса изучения этого задания. Но, как мы видели, это предположение часто ошибочно, поскольку, по мере того как испытуемый изучает задание, лежащие в основе механизмы мозга меняются.
Ученые часто горят желанием объединить как можно больше точек сбора данных эксперимента, чтобы повысить точность анализа, но это можно делать только в том случае, если все точки собираются из той же самой «популяции» данных. Если нет, то результаты такого анализа не имеют смысла, даже если они внешне выглядят правдоподобными. Предположим, что Джонни весил 20 кг, когда был маленьким. Поскольку он так сильно любил пиво и гамбургеры, то к сорока годам его вес вырос до 140 кг. Но теперь Джонни уже очень пожилой человек, и он «усох» до 50 кг. И вот вы складываете 20, 140 и 50, потом делите сумму на три и делаете вывод, что вес Джонни составляет 70 кг. Вполне правдоподобно на первый взгляд, но совершенно бессмысленно и вводит в заблуждение! Для сравнения, регистрация динамики активации мозга в процессе изучения нового задания познавательного характера может многое сказать нам о нормальном и аномальном познании, в том числе об индивидуальных различиях в поиске новизны и даже в креативности. Вы больше узнаете о Джонни, если изучите тенденции изменения его веса со временем, чем если будете усреднять его вес в разные моменты жизни.
Когда мы не рассматриваем новизну как критически важное измерение познания, это приводит к путанице и неверной интерпретации данных. При сравнении выполнения типичных нейропсихологических «вербальных» и «зрительно-пространственных» тестов обычно игнорируют тот факт, что последний тип заданий, скорее всего, будет более новым по сути, чем первый, потому что «вербальный» тест состоит из знакомых элементов, слов. И что любое задание, включающее обнаружение «значимого» стимула, также является заданием на обнаружение новизны, если стимул появляется не часто (как это обычно происходит в экспериментах с использованием «эксцентричных» стимулов). Мы узнаем больше о нейронных механизмах обучения здоровых людей и возможных нарушениях обучения при различных заболеваниях мозга, если мы изучим изменения закономерностей активации мозга со временем, в процессе выполнения различных заданий познавательного характера, по мере того как задание перестает казаться новым и становится знакомым.
А как насчет доказательств, полученных в другой отрасли нейробиологии? Убедительное доказательство – доказательство, полученное из множества различных источников, – особенно важно при проверке научных гипотез. Существует ли такое доказательство для гипотезы новизны-привычности, как дополнение к описанным здесь когнитивным исследованиям? Да, и даже в двух вариантах: биохимическом и численном.
Ранее мы обсуждали нейромедиатор дофамин. Теперь пришло время представить его коллегу, норадреналин (или NE). Если дофамин участвует в механизмах значимости, то норадреналин, как представляется, участвует в поиске новизны. Было показано, что стимулирование системы NE у животных усиливает проявления исследовательского поведения14. Этому не противоречит тот факт, что поиск новизны связан с норадренергической передачей и у человека15. И, представьте себе, норадреналиновые пути более многочисленны в правом, чем в левом полушарии16. Это согласуется с данными активации, полученными методом нейровизуализации, которые связывают правое полушарие с когнитивной новизной. И наоборот, вы помните, что дофаминовые пути более многочисленны в левом полушарии и их стимулирование усиливает у животных проявление стереотипического, хорошо натренированного поведения.
Другой источник убедительного доказательства представляет нейроинформатика – быстро развивающаяся область науки, которая использует математическое и компьютерное моделирование для изучения мозга. Однако существует очень серьезная проблема таких моделей мозга: как согласовать два важнейших свойства мозга, без которых невозможно познание? Речь идет о способностях приобретать новую информацию и сохранять ранее полученную, старую. Когда два этих процесса одновременно обитают на одной и той же полезной площади нервной системы, представляется, что они конкурируют друг с другом. В результате приобретение новой информации часто ассоциируется с «выветриванием» ранее сформированных представлений. Один из способов комбинирования этих внешне непримиримых процессов в одной и той же модели мозга, без конфликта между ними, заключается в разделении их на разные модели. Это решение было предложено некоторыми специалистами в области нейроинформатики17. Не исключено, что эволюция разрешила эту конструктивную задачу именно так: путем избирательного облечения правого полушария особыми «полномочиями» для обработки новой информации, а левого – для сохранения старой.
