как мозг фильтрует информацию
Для усиления внимания наш мозг не повышает концентрацию, а использует информационные фильтры
Нейронная сеть, подавляющая отвлекающую информацию от органов чувств, таит в себе ключи к разгадке работы внимания и других когнитивных процессов
Мы обращаем внимание лишь на малую долю информации от органов чувств, поступающей к нам. Новые результаты исследований помогают понять, как мозг в каждый момент времени отфильтровывает наименее интересные ему ощущения
Мы можем прислушаться к разговору в шумной комнате, среди других голосов, становящихся то тише, то громче, или на фоне гудения кондиционера. Мы можем заметить связку ключей в море хлама, или енота, бросившегося наперерез машине. Иногда даже при наличии огромного количества информации, заполняющей наши органы чувств, мы можем концентрироваться на том, что важно для нас, и действовать соответственно.
Процессы переключения внимания помогают мозгу включить «прожектор», связанный с нужным стимулом, и отфильтровать всё остальное. Нейробиологи хотят определить нейросети, направляющие и подпитывающие этот прожектор. Десятилетия их исследования были связаны с корой, волнистой структурой на поверхности мозга, обычно связываемой с интеллектом и работой разума. Стало ясно, что активность коры усиливает обработку сигналов для концентрации на интересующих нас вещах.
Однако сегодня некоторые исследователи пытаются использовать иной подход, изучая, как мозг подавляет информацию, а не как дополняет её. Что важнее, они обнаружили, что в этом процессе задействуются более древние и глубокие участки мозга – участки, которые редко считают связанными с вниманием.
Из-за этого учёные невольно начали постепенно продвигаться к лучшему пониманию того, как глубоко и неразрывно переплетены между собой тело и разум – через автоматическое восприятие ощущений, физические движения и сознание высшего уровня.
Охота на нейросети
Внимание казалось так сильно связанным с сознанием и другими сложными функциями мозга, что довольно долго учёные считали его в первую очередь проявлением работы коры мозга. Впервые от этой идеи серьёзно отошли в 1984 году, когда Фрэнсис Крик, известный своими работами над структурами ДНК, предположил, что «прожектор внимания» контролируется глубоко расположенным регионом мозга под названием таламус, часть которого получает входящие от органов чувств данные и передаёт их в кору. Он разработал теорию, по которой сенсорный таламус работает не просто передатчиком, но и сторожем – не только мостом, но и ситом – сдерживая часть потока данных для установления определённого уровня концентрации.
Однако шли десятилетия, и попытки определить отвечающий за это механизм терпели неудачи – в частности потому, что изучать внимание животных в лаборатории чрезвычайно трудно.
Майкл Халасса, нейробиолог из MIT
Это не остановило Майкла Халассу, нейробиолога из института исследований мозга им. Макговерна при MIT. Он хотел определить, как именно сенсорные данные фильтруются перед тем, как эта информация достигнет коры мозга, обнаружить конкретную нейросеть, которая, по мнению Крика, этим занимается.
Его привлёк тонкий слой тормозных нейронов, «сетчатое ядро таламуса» (СЯТ), служащее оболочкой таламусу. К тому времени, как Халасса стал постдоком, он уже нашёл примерный механизм отсеивания: СЯТ пропускал сенсорные данные, когда животное бодрствовало, и обращало внимание на какой-то аспект окружения, но блокировал их, когда то спало.
В 2015 году Халасса с коллегами обнаружили ещё более тонкий уровень отсева, что позволило ещё увереннее отнести СЯТ к так давно разыскиваемой нейросети – и в этот раз он был связан с тем, как животные выбирают, на чём фокусироваться, когда их внимание разделено между несколькими органами чувств. В исследовании использовались мыши, обученные бегать по указаниям как мигающего света, так и звука. Затем учёные включили животным одновременно несколько конфликтующих команд от света и звука, при этом намекнув им, какой из сигналов следует игнорировать. Реакция мышей показала, насколько эффективно те были способны концентрировать внимание. В эксперименте учёные использовали хорошо зарекомендовавшие себя техники отключения активности в разных частях мозга, чтобы посмотреть, в каких случаях это помешает животным эффективно действовать.
Как и ожидалось, роль префронтальной коры, выдающей другим частям мозга команды высокого уровня, была критически важной. Однако команда также обнаружила, что если в эксперименте мышам нужно было уделять внимание зрению, то отключение нейронов в зрительной СЯТ мешало им действовать. Также при отключении этих нейронов у мышей возникали трудности с концентрацией внимания на звуке. По сути, нейросеть крутила ручки настройки тормозящих, а не возбуждающих процессов, и СЯТ затормаживала информацию, которую префронтальная кора считала отвлекающей. Если мыши нужно было отдать приоритет слуховой информации, префронтальная кора отдавала сигнал зрительной СЯТ на увеличение активности для подавления зрительного таламуса, что отключало поток ненужных зрительных данных.
Оказалось, что метафора с вниманием как прожектором работает наоборот: мозг не усиливает «освещение» интересующего его стимула, а «приглушает освещение» всего остального.
Несмотря на успех исследования, учёные столкнулись с проблемой. Они подтвердили подозрение Крика: префронтальная кора контролирует фильтр таламуса для входящей сенсорной информации. Однако префронтальная кора напрямую не связана с сенсорными частями СЯТ. Части нейросети недоставало.
До недавнего времени. И вот, наконец, Халасса с коллегами поставили на место последние кусочки головоломки, и результаты открыли многое по поводу способов исследования внимания.
Загораживаем, затеняем, мигаем
Используя эксперименты, сходные с теми, что они проводили в 2015-м, члены команды зондировали функциональное взаимодействие различных частей мозга, а также нейронные связи между ними. Они обнаружили, что полная нейросеть тянется из префронтальной коры в более глубокие структуры, базальные ядра (часто связываемые с моторикой и множеством других функций), затем идёт в СЯТ и таламус, а потом возвращается к высшим регионам коры. Так что, к примеру, зрительная информация, идущая из глаз в зрительный таламус, может почти мгновенно оказаться перехваченной, если она не имеет отношения к исполняемой задаче. Базальные ядра могут вмешаться и активировать СЯТ на фильтрацию внешних стимулов, в соответствии с указаниями префронтальной коры.
«Это интересный путь обратной связи, который, по-моему, никто раньше не описывал», — сказал Ричард Крауцлис, нейробиолог из Национального глазного института при Национальных институтах здоровья в Мэриленде, не принимавший участия в исследовании.
Более того, исследователи обнаружили, что механизм не просто отфильтровывает одно чувство, чтобы повысить внимание к другому: он также фильтрует информацию в рамках этого одного чувства. Когда мышам намекали, что нужно уделять внимание определённым звукам, СЯТ помогала подавлять побочный фоновый шум в звуковом сигнале. Результат обработки входящих данных от органов чувств «может быть куда как более точным, чем простое подавление всего региона таламуса для одной сенсорной модальности, являющееся довольно грубым видом подавления», — сказал Дудже Тадин, нейробиолог из Рочестерского университета.
«Мы часто не обращаем внимания на то, как мы избавляемся от менее важных вещей, — добавил он. – И я думаю, что существует более эффективный способ обращения с информацией». Если вы находитесь в шумной комнате, вы можете попробовать повысить голос, чтобы вас услышали – или же попробовать устранить источник шума. Тадин изучает подавление фоновых эффектов в других процессах, происходящих автоматически, а также быстрее, чем выборочное внимание.
Открытия Халассы говорят о том, что мозг отключает поступающую извне информацию раньше, чем считалось. «Что интересно, — сказал Ян Фибелькорн, когнитивный нейробиолог из Принстонского университета, — фильтрация начинается на этом, самом первом шаге, ещё до того, как информация дойдёт до зрительной коры».
В стратегии мозга по выкидыванию сенсорной информации есть очевидное слабое место – а именно, опасность того, что выброшенные данные могут оказаться неожиданно важными. Работа Фибелькорна говорит о том, что у мозга есть способ страховаться от подобных рисков.
Фибелькорн говорит, что люди представляют себе прожектор внимания как некий постоянный луч света, подсвечивающий те места, в которые животное должно направить свои когнитивные ресурсы. «Но моё исследование показывает, что это не так, — сказал он. – Судя по всему, этот прожектор мигает».
Согласно его открытиям, фокус прожектора внимания становится слабее порядка четырёх раз в секунду, вероятно для того, чтобы животное не концентрировалось слишком сильно на одном месте или одном стимуле. Это краткое подавление важной информации подстёгивает периферийные стимулы, и создаёт для мозга возможность по необходимости переместить внимание на что-то другое. «Мозг, по-видимому, устроен так, чтобы его периодически можно было отвлечь», — сказал он.
Фибелькорн с коллегами изучают подкорковые регионы с целью раскрытия структуры нейросетей. Пока что они изучают роль ещё одного раздела таламуса, но планируют в будущем так же, как и команда Халассы, заняться базальными ганглиями.
Мышление в действии
Эти работы отмечают знаковый сдвиг в нейробиологии: когда-то процессы внимания считались прерогативой исключительно коры. Однако согласно Крауцлису, в последние пять лет «стало немного более очевидно, что всё это происходит под корой».
«Большинству людей хочется, чтобы кора головного мозга делала всю тяжёлую работу, но я не думаю, что это реалистично», — сказал Джон Маунсел, нейробиолог из Чикагского университета.
Халасса с мультиэлектродным массивом, с помощью которого они с коллегами контролировали активность мозга
Открытие Халассы роли базальных ганглий в работе внимания особенно интересно. В частности потому, что это такая древняя часть мозга, которую не рассматривали как часть сети, отвечающей за выборочное внимание. «Она есть и у рыб, — сказал Крауцлис. – Вплоть до самых ранних позвоночных, включая миног, у которых даже челюсти нет» – или неокортекса – «у них, по сути, есть простой вариант базальных ганглий, и некоторые из этих же самых нейросетей». Нейронные сети рыб могут подсказать нам, как эволюционировало внимание.
Особенно Халассу интересует то, что связь между вниманием и базальными ганглиями может открыть нам в области таких заболеваний, как синдром дефицита внимания и аутизм, которые часто проявляют себя, как гиперчувствительность к определённым входящим сенсорным данным.
Но, возможно, самое интересное из всего, что касается участия в этих процессах базальных ганглий, это то, что данную структуру обычно связывают с управлением моторикой, а некоторые из новых исследований всё чаще связывают её с обучением с наградами, принятием решений и другими мотивационными типами поведения.
После работы, проделанной в лаборатории Халассы, роль базальных ганглий расширили, включив в неё и управление сенсорными данными. Это подчёркивает тот факт, что «внимание реально состоит в переключении от одного к другому в правильном порядке, во время которого вы не отвлекаетесь на то, что не должно вас отвлекать, — сказал Маунсел. – Идея включения в этот процесс структур моторики имеет смысл – они должны находиться в самом центре процесса принятия решений о том, что вы будете делать в следующее мгновение, и на чём должны сконцентрировать сенсорные ресурсы».
Это совпадает с набирающим популярность отношением к вниманию – и к мышлению в целом – как к процессам, основанным на т.н. «активных выводах». Мозг не просто пассивно берёт пробы информации из окружения, отвечая на полученные внешние стимулы. Обратный процесс также имеет место – такие мелкие физические движения, как моргание, тоже управляют восприятием. Сенсорные и моторные системы «не работают по отдельности, они эволюционировали вместе», — сказал Фибелькорн. Поэтому регионы, отвечающие за моторику, не только помогают формировать выходные параметры (поведение животного); также они помогают формировать и входные. Открытия Халассы обеспечивают дополнительные аргументы в пользу такой проактивной роли.
«Восприятие полезно для действия, ведь нам нужно как-то представлять мир, чтобы действовать в нём, — сказала Хелин Слагтер, когнитивист из Амстердамского университета. – И по большей части мы учимся воспринимать окружающий нас мир через действие». Большое количество внутренних связей с корой мозга говорит о том, что кроме управления вниманием, «эти подкорковые структуры играют куда как большую роль в высших когнитивных функциях, чем часто считается».
А это, в свою очередь, может дать нам идеи, касающиеся сознания, наиболее неуловимой темы исследований нейробиологии. Как следует из исследования Халассы и других, «когда мы изучаем корреляцию нейронных связей и внимания, на самом деле мы в какой-то мере изучаем корреляцию нейронных связей и восприятия, — сказал Маунсел. – Это часть более крупной истории, попыток понять принципы работы мозга».
Слагтер сейчас изучает роль базальных ганглий в работе сознания. «При восприятии мира мы не просто пользуемся нашими телами, мы ощущаем его благодаря телам. А мозг строит представление мира, чтобы осмысленно в нём действовать, — сказала она. – Следовательно, сознательное восприятие должно быть тесно связано с действиями», как и внимание. «Сознание должно быть ориентировано на действие».
Как очистить свой мозг от ненужного мусора
Мы живем во время переизбытка информации. Иногда она полезная, а иногда — «как сделать тапочки из бутылок». Поэтому зачастую в мозгу скапливается настолько много мусора, что он начинает походить на свалку.
В нынешнее время очень важно иметь предельно ясный ум, так как большинство вещей и твоя карьера зависит именно от мозгов. Поэтому если ты хочешь, чтобы твоя голова думала и нормально функционировала, то тебе просто необходимо очистить её от всякой ерунды. Пройди короткий тест: если ты знаешь наизусть все песни Губина и группы «Руки вверх», то тебе определенно есть что освобождать в голове.
Слишком много думать так же вредно, как и слишком мало
Все прекрасно знают, что когда ты думаешь очень мало или не думаешь вовсе, то это явно тебе не в плюс. Но не все догадываются, что много думать тоже вредно: у тебя начинает замыливаться глаз, ты упускаешь некоторые детали и элементарно устаешь. Думать, конечно, полезно — делать это тебе никто не запрещает. Но если тебе приходится очень много заниматься умственной деятельностью, то рано или поздно она начнет становиться менее эффективной. Поэтому чередуй её с отдыхом, но имей в виду, что, если ты будешь жрать чипсы перед телевизором, это не отдых, а деградация. Но иногда можно.
Уберись на своем рабочем месте и в голове
Если у тебя бардак в комнате и на рабочем столе — то же самое у тебя будет и в голове. Невозможно нормально работать, когда у тебя всё валяется где попало: ты тратишь лишнее время на поиски, отвлекаешься, а иногда даже можешь быть раздражен. Конечно, бывает, что некоторые гении живут в хаосе, но это скорее исключение, чем правило. И не стоит путать творческий беспорядок с обычным свинарником. Если у тебя по всей комнате разбросаны фантики, носки, грязная посуда, то это старый добрый срач, а не творческий беспорядок.
Фильтруй то, что поступает тебе в мозг
Проворачивай все мысли, которые появляются в твоей голове. Если у тебя постоянно крутится в голове какое-то воспоминание или мысль, и это постоянно тебя отвлекает, то просто необходимо как можно скорее избавиться от них.
Тщательно сортируй входящую информацию. Не нужно читать и смотреть всё подряд, ведь большинство из этого — откровенная чушь. Более того, вся эта чушь просто крадет твоё время: ты можешь часами сидеть и скроллить ленту новостей, а спустя всего пару часов даже и не вспомнить, на что ты потратил своё драгоценное время. Смотри, читай и изучай полезные вещи, которые помогут тебе в жизни, будут интересны и помогут развить твой кругозор.
Оградись от не очень полезных людей
Общайся только с полезными. Исключение только мать, и то не всегда. Конечно, если у тебя есть друг с первого класса, от которого пользы чуть меньше, чем от лепки пластилином, это еще не значит, что нужно разрывать все эти связи. Просто старайся окружать себя людьми, которые могут тебя чему-то научить, с кем-то познакомить, где-то подсказать. Другими словами, чтобы они были лучше, чем ты. И ты даже не заметишь, как со временем начнешь тянуться к ним и от этого становиться лучше.
Веди ежедневник
Это может показаться банальным, но никто особо этого не делает. Если у тебя не много дел, то записывай туда свои важные мысли — ты заметишь, как со временем ты разгружаешь свой мозг от лишней информации. Ему теперь незачем так усердно её запоминать и думать о ней, ведь она у тебя есть в другом формате. Да и в целом это гораздо удобнее, особенно если у тебя всё грамотно рассортировано, чтобы тебе не приходилось подолгу что-то искать.
Избавься от мыслей-паразитов
От которых абсолютно нет никакого толка. Скорее всего, ты сам прекрасно знаешь, что это за мысли и как часто они всплывают в твоей голове. Они не несут никакой пользы, а лишь отвлекают тебя от действительно интересных и важных размышлений. Сомневаться, конечно, здорово, ведь черта умного человека — всё ставить под сомнение. Но если ты начинаешь загоняться и чувствовать, как теряешь уверенность в себе и в каком-то своем проекте из-за подобных мыслей, то лучше гнать от себя эти мысли куда подальше. Возвращать их не нужно — они сами вернутся, не переживай.
Медитируй
Существует много разных способов: с музыкой или без, в какой-то конкретно позе или свободно; в конце концов, ты можешь просто сидеть в тишине минут 15 — по большому счету это одно и то же. Многие ошибочно думают, что медитация — это какой-то буддизм или прихоть западных зажравшихся людей, но на самом деле это достаточно полезно. Хотя бы тем, что ты элементарно очистишь свою голову от всякой дряни и начнешь мыслить гораздо яснее. Это даже доказано наукой: через фМРТ было выявлено, что во время медитации мозг начинает работать по-другому. Ты абстрагируешься от всего насущного барахла, которое тянется за тобой, и чувствуешь некое облегчение. В любом случае для начала нужно хотя бы просто попробовать.
v_a_l_e_k
v_a_l_e_kУголок задумчивости
Мыслишки и немыслишки
О фильтрации информации
Способы, по которым человек фильтрует информацию можно разделить на три типа.
Сильные эмоции приводят к угону амигдалы, физиологическому механизму блокировки сигнала. Таким образом типочки стремятся обмишулить не других, а, в первую очередь, себя. Не трудно догадаться, что этот способ фильтрации очень неэффективен для постижения реальности. Это форма читерства, жульничества, в котором мозг выключается выдергиванием шнура из розетки. К этой форме исключения информации больше склонны мужчины.
Этот тип фильтрации не обязательно связан с низким интеллектом. Например, даже достаточно интеллектуальные либералы-прозападники полностью игнорируют темы вьетнамской и ираксих войн, Хиросиму и т.п. Это табу, об этом нельзя разговаривать и даже думать.
Уровень третий. Логика. Двигаемся еще выше до отделам центральной нервной системы, дошли до верхних отделов мозга, неокортекса. «Я исключаю эту информацию, по следующим причинам. » Далее идет конкретное логическое обоснование. Логик не ярится и не надувает губки капризно, потому что факты де, его обижают. Он использует рациональное мышление, делит информацию по приоритету. Естественно, и эмоции тоже задействуются, но интутивные предпочтения подпираются доказательной базой. Третий уровень требует умения абстрагироваться от эмоций, субъект понимает, что факт не перестает быть верным из-за его скучности или неприятности. На уровне логики, вопросы не игнорируются, табу не существуют. Логический уровень предназначен для тех, кто действительно хочет разобраться в ситуации, кого интересует вопрос: «Что же происходит на самом деле?». Таких людей, к слову, не так много.
Люблю постигать окружающий мир. Но не меньше люблю забываться, отсраняться от него, при этом осознавая, что я не делаю это вслепую или из блажи, а вполне осознанно. Забытие тоже бывает со смыслом. Такие дела.
Как мозг справляется с непонятными ситуациями
Когда мозг не знает, как себя вести, включается таламус — особый нервный центр, помогающий отделить надёжную информацию от ненадёжной.
Нам постоянно приходится отделять важное от неважного, и не только при чтении чего-нибудь научно-популярного, но и в обыденной жизни. Скажем, когда мы идём по магазину, мы не застываем перед каждой полкой — мы идём туда, куда нам нужно (если, конечно, мы не зашли «за чем-то, а за чем, потом вспомним»). И потом, когда мы подошли к кассе, мы слушаем, какую цену нам называют, а не разглядываем, какой у кассира нос или рубашка.
Конечно, тут большую роль играет внимание. Но внимание означает, что у нас есть какая-то цель, задача. Представим, что такой цели нет, что ситуация достаточно неожиданная: например, нас на улице остановил кто-то незнакомый и что-то нам говорит. Или мы оказались в людном собрании и не знаем, куда смотреть и кого слушать. Или мы слышим на улице чей-то смех — пройдём ли мы просто мимо, рассудив, что нам нет дела до веселья чужих людей, или же нам покажется, что смеются над нами, и мы начнём проверять одежду, приглаживать волосы и т. д.?
Из этих примеров понятно, что помимо внимания в мозге должен быть аппарат, который помогает ориентироваться в потоках неопределённой информации. Нужно отличать не столько важное от неважного, сколько надёжное от ненадёжного. Магнитно-резонансная томография мозга показывает, что если мы не знаем заранее, что важно, а что нет, у нас активируется медиодорсальная область таламуса. И чем сильнее незнание, чем больше неопределённость, тем сильнее активируется эта область.
Таламус, или зрительные бугры, служат информационным хабом между органами чувств и мозгом: через таламус идут сигналы от всех органов чувств (кроме обоняния), и он уже раскидывает принятые сигналы по адресам. Естественно, таламус очень сложен, очень неоднороден по структуре, и он не только распределяет сигналы по другим мозговым центрам, но и сам принимает от них сообщения. Медиодорсальная область таламуса связана с префронтальной корой, которая выполняет сложные когнитивные функции, комбинируя различные данные и формируя поведение. Известно, что принятие решений префронтальной корой зависит от сигналов из таламуса. Ранее сотрудники Массачусетского технологического института показали, как кора, действуя на таламус, оставляет для себя только информацию, которая ей нужна.
В новых экспериментах те же исследователи попытались более детально понять, как префронтальная кора и таламус работают с неопределённостью. Опыты ставили с мышами: их тренировали различать два звуковых сигнала так, чтобы на каждый звук мышь демонстрировала особое поведение. В конце концов, мышам подавали сразу оба сигнала, так что животные не понимали, что от них требуется.
В статье в Nature говорится, что префронтальная кора анализировала содержание сигналов, то есть от неё зависело дальнейшее поведение мыши. Но надёжность сигналов оценивал таламус. Одни нейроны таламуса оценивали, насколько силён тот или иной сигнал по сравнению с другим, как он ведёт себя со временем. Если стимул-сигнал оказывался редким, ненадёжным, то другие нейроны посылали импульсы в кору, чтобы та не решила вдруг вести себя в соответствии с ненадёжным сигналом.
Разумеется, в таком «мышином» эксперименте всё выглядит просто. В человеческом мозге таламусу приходится принимать в расчёт мнение других нервных центров, и в случае сложного поведения, сложных задач и решений усложняется и анализ того, насколько надёжен тот или иной кусок информации. Но в общих чертах, по-видимому, всё работает так же. Вполне возможно, что именно таламус станет ключом к новым методам терапии различных психоневрологических болезней, вроде шизофрении, когда мозгу, не умеющему разобраться в окружающем, начинает мерещиться всякое.