как мозг предсказывает будущее
Как наш мозг предсказывает будущее
Из чего состоит процесс предугадывания
В 2018 году учёные из Калифорнийского университета в Беркли выяснили, что для прогнозирующих действий мозг использует две разные области — базальные ганглии и мозжечок. Первая отвечает за способность выполнять ритмические действия, а вторая — за интервальные. В то же время они обе ответственны за движения человека и процесс познания.
Мозг использует одновременно эти области, чтобы координировать действия человека. В этом и заключается весь фокус предугадывания.
Не только предсказания о перемещении объектов
В книге «Спотыкаясь о счастье» Дэниел Гилберт рассказал о таком явлении, как презентизм. Он представляет собой влияние какого-либо переживания на прошлое или будущее человека. Другими словами, мы способны «перекроить» настоящую историю под влиянием какой-либо эмоции.
Человеческий мозг можно сравнить с жёстким диском, на котором хранятся воспоминания, сопровождаемые видеорядом, звуками и голосами, важными моментами. Однако за свою жизнь мы переживаем так много событий, что запомнить каждое из них детально практически невозможно. Поэтому со временем «На линейке в первом классе я рассказывал такой-то стих, пока моя мама снимала это всё на такую-то камеру» сменяется на «Я пошёл на первую школьную линейку вместе с мамой». Мы устроены таким образом, что именование события играет более важную роль, чем его предыстория и конкретное описание происходящего.
Кроме этого, коллективный опыт человечества подсказывает нам, как бы мы поступили в тех или иных обстоятельствах. Зная истории тех, кто подвергся насильственной смерти, мы определённо считаем, что лучше отработать день в дурном настроении, чем болтаться на виселице.
Заполнение пробелов
Наверняка в твоей жизни были такие моменты, когда, послушав первый припев и куплет попсовой песни, ты заранее мог угадать, что будет в следующих строчках. Или при виде кляксы на листе с текстом, ты всё ещё мог понять его смысл. Такой фокус объясняется понятием предиктивного кодирования.
В 1999 году нейробиологи Реджеш Рао и Дана Баллард разработали вычислительную модель зрения, которая воспроизводила эффекты рецептивного поля. Учёные рассказали, что есть некая генеративная модель, которая получает обратную связь через сигналы ошибок. В свою очередь, это приводит к обновлению предсказания. Процесс создания этой генеративной модели называется предиктивным кодированием, при котором мозг создаёт более обширную информацию и заполняет пробелы в том, что генерируется сенсорным вводом.
Это явление проще объяснить на примере. Когда ты читаешь предложение, содержащее перевёрнутое слово или слово с отсутствующей буквой, то всё равно понимаешь его смысл. Мозг «стирает» ошибку, из-за чего на когнитивном уровне предложение кажется правильным. Он ожидает, что формулировка будет верна с первого раза. По мере того как наш мозг обрабатывает предложение, он предсказывает, что должно появиться дальше, и отправляет эту информацию на нижние уровни мозга. Предиктивное кодирование работает не только с предложениями, но и с множеством различных систем внутри мозга.
Что было бы, не умей мозг прогнозировать
Как и во многих других случаях, в вопросе невозможности думать о будущем важную роль играет лобная доля мозга. Вспомним жуткое средство, превращающее человека в овощ, — лоботомию. При повреждении лобной доли исчезает не только способность планировать, но и тревожность, что тоже не совсем хорошо. Тревожность — одно из главных состояний, когда мы думаем о будущем. Благодаря ей мы не идём на безбашенные поступки, не бросаемся с головой в огонь и попросту переживаем за сохранность своей жизни.
Эндель Тульвинг описал случай, произошедший в 1981 году. Один человек ехал на мотоцикле по скользкой дороге, из-за чего упал и получил тяжёлую травму головы. После этого он утратил способность запоминать новое и планировать своё будущее. Будучи известным психологом, Тульвинг посетил пострадавшего, который стал примером для медицинских исследований и учебников, и у них состоялся следующий диалог:
— Что вы собираетесь делать завтра?
— Не знаю.
— Вы помните вопрос?
— О том, что я буду делать завтра?
— Да. Вы можете описать состояние вашего разума в тот момент, когда пытаетесь думать о завтрашнем дне?
— Пустота, мне кажется… Это похоже на сон… Как будто ты находишься в комнате, где ничего нет, и кто-то велит тебе найти стул, которого нет… Как будто ты плывёшь посреди озера. И ухватиться не за что, и сделать ничего не можешь.
Ученые доказали способность мозга предсказывать будущее
Группа специалистов из нескольких университетов Европы и Канады пришла к выводу, что человеческий мозг способен предсказывать развитие мелодии на основе анализа ранее услышанной ее части.
Ученые занимались изучением работы мозга в те моменты, когда он определяет окончание чего-то и начало нового. Было решено поэкспериментировать с распознаванием музыкальных фраз. Как оказалось, мозг идет на шаг впереди, сопоставляя ожидания с тем, что должно произойти.
Во время первого эксперимента 38 участников попросили слушать хоралы Баха. Респондентам сказали, что потом их будут тестировать на знание мелодий, они могли останавливать музыку и возобновлять ее. Ученые засекали время, в течение которого слушатели задерживались на одной музыкальной фразе.
Во втором эксперименте участвовал 31 человек. Им дали послушать одни и те же музыкальные отрезки и попросили оценить, насколько полно они звучат. Оказалось, что внимание слушателей дольше задерживаются на отрывках, которые заканчиваются неопределенностью.
Как считают ученые, мозг собирает «статистику» из окружающего мира не только для предсказания того, что может произойти дальше, но и для разбора потоков непрерывной информации на более мелкие части.
Как мозг предсказывает будущее
Исследование нейропсихологов раскрывает механизмы, позволяющие мозгу человека совершать повседневное прогнозирование событий (эта тема была выбрана читателями путем голосования в прошлой подборке новостей)
Поделиться:
Представьте, что вы играете в покер. Карты раздали, ваш противник поменял одну и теперь готов играть; вы тоже готовы к бою. Вы всматриваетесь в его лицо, видите, что он для зрительного удобства переставил несколько карт в своем наборе, наконец открыл рот и собирается сделать ставку. Самое простое предсказание — это сам факт, что он вот-вот назовет ставку. Ведь не будет же он сто лет так сидеть, вот и рот уже открыл. Труднее угадать, что он скажет. И еще труднее понять, блефует ли он.
Разные люди угадывают лучше или хуже; ученым давно понятно, что в мозге при этом постоянно работает какой-то сложный механизм для этой задачи. Профессор Джефф Закс из университета Вашингтона (Сент-Луис, США) провел исследование, посвященное мозговым механизмам работы с будущим, и обнаружил конкретный мозговой центр, отвечающий за эту способность. Оказалось, вся соль тут в способности замечать границы между микрособытиями.
Исследователи показывали добровольцам видео, на котором происходили обыденные действия: мытье машины или сборка модельки из «Лего». Далее видео ставили на паузу, и добровольцам задавался вопрос: что будет дальше?
Причем паузу создавали двумя способами: либо посередине рутинного действия, либо за 2,5 секунды до того, как действие завершится. Если пауза возникала посередине действия, ничего особенного в мозге не происходило; но если на рубеже, то на экране томографа зажигались центры, расположенные в среднем мозге, обобщенно относящиеся к так называемой черной субстанции (название придумано ранними анатомами, которые подметили, что этот участок темнее — из-за скоплений мелатонина).
«Известно, что у этих центров две роли. Первая — долгосрочная память. Это естественно: столкнувшись с неожиданным событием — например, врезавшись лбом в неожиданно низко висящий кухонный светильник, — я должен запомнить, где он висит, чтобы это не повторилось. Вторая роль — оперативная перестройка работы мозга, активирование внимания, восприятия. И вот эта роль особенно интересна», — объясняет профессор.
Закс приводит философскую параллель: «Еще сто лет назад психолог Уильям Джеймс писал: “Сознание представляет собой непрерывный поток […] в котором мысль об одном предмете отделена от мысли о другом предмете не более, чем колена бамбука отделены друг от друга при помощи шва”. Эти-то швы имеют наибольшее значение для успешных предсказаний».
Поясним на примере покера. Если я неопытный игрок, то для меня вся возня и жесты моего партнера перед объявлением ставки — это единое действие, гладкое колено бамбука. Шов наступает лишь в конце, когда игрок собирается что-то сказать. До этого мое сознание имеет дело с гипотезой «сейчас он повозится, покряхтит и назовет ставку». При наступлении шва срабатывает черная субстанция и требует от сознания обновить гипотезу: что будет дальше?
Реальность более опытного игрока состоит из гораздо большего количества гладких колен и швов: каждую секунду у него срабатывает черная субстанция. Это глубоко подсознательный процесс, но черная субстанция все время дергает кору (сознание) и спрашивает, не пора ли перестроить гипотезу. Противник переставил несколько карт в веере — шов! — закрыл глаза — шов! — изменил позу — шов!
У каждого из нас свой узор из гладких колен бамбука и швов; мы обновляем гипотезы о будущем с разной частотой и на основе различной информации. В итоге опытный игрок доживет до того же рубежа — объявления ставки — с совершенно иной гипотезой о дальнейших событиях по сравнению с неопытным.
Закс объясняет: «Успех зависит от двух факторов: внимания и опыта. Но если черная субстанция не сработала, то нужный анализ вообще не будет проведен, субъективно нам будет казаться, что не происходит ничего важного, не о чем гадать. Сознание не увидит, что начинается период неопределенности и что надо обновлять гипотезы».
Отсюда — план следующей работы: «Есть два способа, позволяющие развивать свои способности к предсказанию: наработка опыта и тренировка наблюдательности. Мы работаем над новой серией экспериментов, где тренируем у группы добровольцев внимание, чтобы посмотреть, как это скажется на работе их черной субстанции», — сказал Джефф Закс.
Как мозг предсказывает будущее
Угадывая грядущие события, мозг пользуется двумя разными системами нервных центров.
Мы постоянно предсказываем будущее, и никакой мистики тут нет. Например, водитель, видя, как красный сигнал светофора сменился не жёлтый, готовиться взять с места – он знает, что скоро будет зелёный сигнал. Или когда мы просто отстукиваем ритм под звуки музыки – наш палец начинает заранее двигаться, чтобы попасть в ритмическую долю. В этом смысле предсказание будущего – действительно обычное дело; более того, без такого умения наша жизнь была бы намного сложнее.
Но нетрудно заметить, что пример с водителем не похож на пример с отстукиванием ритма. В первом случае мозг угадывает будущее, опираясь на прошлый опыт: мы знаем, что после жёлтого сигнала всегда загорается зелёный. Во втором случае мозг чувствует ритм, и даже если мы раньше не слышали этой музыки, мы всё равно можем следить за ритмическим рисунком.
В статье в PNAS исследователи из Калифорнийского университета в Беркли пишут, что за тот и другой тип предсказаний отвечают разные области мозга. В экспериментах участвовали больные с синдромом Паркинсона и мозжечковой дегенерацией: им показывали сменяющие друг друга на экране разноцветные квадратики – красный, белый и зелёный, причём после красного шёл белый, а зелёный – после белого. Нужно было предугадать появление зелёного, нажав специальную кнопку.
Но в одном случае квадраты появлялись с постоянным ритмом, а в другом случае время между красным и зелёным постоянно менялось. То есть появление зелёного можно было предугадать либо по ритму, либо ориентируясь на белый квадрат. Квадраты с постоянным ритмом хуже чувствовали больные с синдромом Паркинсона, а там, где чёткого ритма не было и нужно было ориентироваться на предшествующий белый, большие проблемы возникали у больных с мозжечковой дегенерацией.
Болезнь Паркинсона затрагивает так называемые базальные ядра, у которых довольно много разных функций. Очевидно, среди прочего они управляют и «ритмическими предсказаниями». Мозжечок же, видимо, управляет способностью угадывать события по их последовательности, когда мы знаем, что за одним должно обязательно следовать что-то другое. Раньше считалось, что оба вида «угадывания будущего» регулирует одна и та же система нервных центров. Возможно, теперь, когда мы знаем, что этих систем на само деле две, мы лучше сможем понять природу некоторых психоневрологических расстройств, сопровождающихся нарушениями речи, внимания и других высших когнитивных функций.
Как мозг предсказывает будущее
Угадывая грядущие события, мозг пользуется двумя разными системами нервных центров.
Мы постоянно предсказываем будущее, и никакой мистики тут нет. Например, водитель, видя, как красный сигнал светофора сменился не жёлтый, готовиться взять с места – он знает, что скоро будет зелёный сигнал. Или когда мы просто отстукиваем ритм под звуки музыки – наш палец начинает заранее двигаться, чтобы попасть в ритмическую долю. В этом смысле предсказание будущего – действительно обычное дело; более того, без такого умения наша жизнь была бы намного сложнее.
Но нетрудно заметить, что пример с водителем не похож на пример с отстукиванием ритма. В первом случае мозг угадывает будущее, опираясь на прошлый опыт: мы знаем, что после жёлтого сигнала всегда загорается зелёный. Во втором случае мозг чувствует ритм, и даже если мы раньше не слышали этой музыки, мы всё равно можем следить за ритмическим рисунком.
В статье в PNAS исследователи из Калифорнийского университета в Беркли пишут, что за тот и другой тип предсказаний отвечают разные области мозга. В экспериментах участвовали больные с синдромом Паркинсона и мозжечковой дегенерацией: им показывали сменяющие друг друга на экране разноцветные квадратики – красный, белый и зелёный, причём после красного шёл белый, а зелёный – после белого. Нужно было предугадать появление зелёного, нажав специальную кнопку.
Но в одном случае квадраты появлялись с постоянным ритмом, а в другом случае время между красным и зелёным постоянно менялось. То есть появление зелёного можно было предугадать либо по ритму, либо ориентируясь на белый квадрат. Квадраты с постоянным ритмом хуже чувствовали больные с синдромом Паркинсона, а там, где чёткого ритма не было и нужно было ориентироваться на предшествующий белый, большие проблемы возникали у больных с мозжечковой дегенерацией.
Болезнь Паркинсона затрагивает так называемые базальные ядра, у которых довольно много разных функций. Очевидно, среди прочего они управляют и «ритмическими предсказаниями». Мозжечок же, видимо, управляет способностью угадывать события по их последовательности, когда мы знаем, что за одним должно обязательно следовать что-то другое. Раньше считалось, что оба вида «угадывания будущего» регулирует одна и та же система нервных центров. Возможно, теперь, когда мы знаем, что этих систем на само деле две, мы лучше сможем понять природу некоторых психоневрологических расстройств, сопровождающихся нарушениями речи, внимания и других высших когнитивных функций.
Автор: Кирилл Стасевич
Читайте также:
Как мозжечок учится на собственных ошибках
Чтобы оценить масштаб ошибки, нейроны мозжечка используют серии импульсов разной длительности.