6. Объем мозга и интеллект
Как мозг справляется с двумя задачами одновременно?
И все же — почему наш мозг иногда справляется, а иногда не справляется с двумя задачами одновременно? Многие психологи считают: для одновременного выполнения разных задач требуется дополнительная функция. Эту функцию берет на себя «центральный исполнитель» («the central executive»). Психолог Алан Бэддели называет этот модуль координатором рабочей памяти. Но в какой области мозга находится этот «центральный исполнитель»?
Группа ученых во главе с Марком Д'Эспозито изучала испытуемых, которые сначала выполняли одно задание, а затем два задания одновременно74. Выяснилось, что несколько областей, в частности, в лобной доле, активировались, когда испытуемые выполняли две задачи одновременно, и не активировались, когда выполнялась одна задача. Ученые пришли к выводу, что эти области можно условно считать неврологическим аналогом «центрального исполнителя», особого модуля, регулирующего и координирующего активность работы мозга.
74 О функциональных магнитно-резонансных исследованиях «центрального исполнителя» см.: D'Esposito, M., Detre, J.A., Alsop, D.C., Shin, R.K., Atlas, S. & Grossman, M. The neural basis of the central executive system of working memory. Nature. 1995, 378:279–281.
Однако некоторые ученые подвергли критике термин «центральный исполнитель», поскольку он наводит на мысль о некоем человечке в мозге, этаком гомункуле, который играет роль дирижера. Только кто же тогда дирижирует мозгом этого маленького человечка, когда, например, надо выполнить два действия одновременно, еще один маленький человечек, который находится в голове уже этого маленького человечка?
Но почему же все-таки нам не всегда удается выполнить две задачи одновременно? Согласно другой гипотезе, при выполнении двух задач задействована одна область мозга. Но выполнение задачи почти никогда не связано с одной-единственной областью мозга, а с целой сетью областей. Представим, что у нас есть две сети, А и В, которым одновременно нужен доступ к одной и той же области, и между ними возникает конкуренция. Возможны два варианта: или сеть А и сеть В будут активизироваться попеременно, и тогда ни у одной из них не будет полного доступа к этой области, или сети активизируются одновременно, и тогда они не будут работать в полную силу, потому что станут мешать друг другу.
Таким образом, существуют две разные гипотезы о том, как рабочая память справляется с двумя задачами одновременно. Первая гипотеза гласит, что для одновременного выполнения двух задач нужен дополнительный, «вышестоящий» центр, который координирует деятельность двух сетей, участвующих в этом процессе. Но как в таком случае объяснить, почему с двумя задачами мы справляемся хуже, чем с одной? Можно предположить, что область X не идеально выполняет свою функцию координатора. Согласно второй гипотезе (гипотеза частичного совпадения), две задачи мешают друг другу, поскольку обращаются одновременно к одной и той же области. Иными словами, причину опять же нужно искать в системе, которая отвечает за рабочую память. Для проверки этих гипотез я и мои коллеги провели такое исследование. Испытуемые решали задачи — сначала на проверку визуальной памяти, затем — на проверку слуховой памяти, а потом обе задачи одновременно.
Как мозг справляется с двумя задачами одновременно
Чтобы проверить обе гипотезы, мы измеряли мозговой кровоток. Мы не обнаружили никакой дополнительной области X, которая активировалась бы, когда выполнялись две задачи одновременно. Зато разные сети частично перекрывали друг друга, что соответствует гипотезе номер 2. Другое исследование также показало, что чем сильнее перекрываются активные зоны, тем больше они мешают друг другу75.
75 О двух альтернативных гипотезах интерференции во время симультанного выполнения см.: Klingberg,T. & Roland, Р.Е. Interference between two concurrent tasks is associated with activation of overlapping fields in the cortex. Cognitive Brain Research. 1997, 6:1–8; Klingberg, T. Concurrent performance of two working memory tasks: potential mechanisms of interference. Cerebral Cortex, 1998, 8; Klingberg, T. Limitations in information processing in the human brain: neuroimaging of dual task performance and working memory tasks. Progress in Brain Research. 2000,126.
Психологи часто используют сложный тест. Как правило, с ним хорошо справляются те, кто выполнял тесты на понимание прочитанного. Психолог зачитывает фразы, на которые нужно ответить утвердительно или отрицательно. Испытуемые также запоминают последнее слово каждой фразы и воспроизводят их в конце эксперимента. Если вы слышите:
«Собаки умеют плавать»;
«У лягушек есть уши»;
«Самолет легче воздуха»;
«У рук есть колени»;
«Птицы умеют летать»,
то должны ответить «да» на первый вопрос и запомнить слово «плавать», затем ответить «нет» на второй вопрос и сохранить в рабочей памяти оба слова — «плавать» и «уши», и так далее. Когда вы будете удерживать в памяти пять разных слов и при этом пытаться отвечать на вопросы, вы почувствуете, что ваша память уже на пределе и не справляется с нагрузкой.
В исследовании, которое я проводил вместе с Сильвией Банге (Стэндфордский университет, Калифорния, США), мы давали испытуемым это задание и изучали активность мозга76. Оказалось, что никакая дополнительная область не активируется при выполнении двух задач одновременно. Конечно, при одновременном выполнении лобная доля активируется больше, но в процессе задействованы те же самые области, как и при выполнении одиночной задачи. Таким образом, наш эксперимент свидетельствовал против первой гипотезы.
76 О функциональных магнитно-резонансных исследованиях одновременного выполнения заданий см.: Bunge, S., Klingberg, Т., Jacobsen, R.B. & Gabrieli, J.D.E. A resource model of the neural substrates of executive working memory in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2000, 97: 3573–3578.
Группа ученых Йельского университета повторила эксперимент Марка Д'Эспозито, но получила иные результаты77. Никакой дополнительной области обнаружено не было. Но позже было проведено еще одно исследование, которое ставило перед собой задачу найти специальную область мозга, которая отвечала бы за синхронное выполнение более сложных задач, где требуется совмещать задачу А с задачей В, одновременно удерживая в рабочей памяти информацию по выполнению обеих задач78. Тот факт, что активные области мозга частично совпадают, объясняет, почему две одновременные задачи мешают друг другу, независимо от того, существует дополнительная область или нет.
77 В другом исследовании не удалось повторить результат Д'Эспозито о специальной области при одновременном выполнении заданий, см.: Adcock, R.A., Constable, R.T., Gore, J.С. & Goldman-Rakic, PS.Functional neuroanatomy of executive processes involved in dual-task performance. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2000, 97: 3567–3572.
78 Об исследовании, в котором была зафиксирована мозговая активность, специфичная при одновременном выполнении: Koechlin, E., Basso, G., Pietrini, P., Panzer, S. & Grafman, J. The role of the anterior prefrontal cortex in human cognition. Nature. 1999, 399:148–151.
Насколько успешно мы справляемся с двумя задачами одновременно, во многом зависит от их сложности и от уровня нагрузки на нашу рабочую память. Часто мы справляемся с двумя задачами, если одна из них доведена до автоматизма. Например, во время прогулки ничто не мешает нам размышлять о чем-нибудь. Как правило, действия, выполняемые на «автопилоте», не требуют активации лобной доли. Но наша рабочая память не умеет решать задачи на автопилоте, поскольку кодирует любую поступающую информацию, и при этом активизируются лобная и теменная доли. Может быть, поэтому так трудно одновременно выполнять две задачи, требующие участия рабочей памяти.
