Кора мозга меняет свои функции в зависимости от текущей задачи

Мы привыкли считать, что кора мозга поделена на функциональные зоны, то есть разные участки коры предназначены для выполнения разных задач. Но в последнее время нейробиологи всё чаще высказывают сомнения в том, что наш мозг состоит из множества специализированных департаментов. Недавно мы сообщали о результатах работы учёных из Лёвенского католического университета (Бельгия), которые обнаружили у мозга неспецифические волны активности, «перекатывающиеся» по всей коре независимо от вида стимула. Ещё одна работа на эту тему появилась в журнале Nature Neuroscience, где исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) описывают, как мозг концентрируется на текущей задаче.

В своём эксперименте учёные смоделировали ситуацию, когда мы в спешке ищем в квартире потерянные ключи или спрятавшегося котёнка, пытаемся высмотреть в толпе знакомого, который назначил нам встречу. Подопытные смотрели видео, в котором нужно было отыскать конкретного человека или конкретный автомобиль; когда кто-то замечал нужный объект, он нажимал кнопку. За мозгом в этот момент следили с помощью фМРТ. Трудность состояла в том, чтобы проанализировать изменения в активности разных зон коры: исследователи наблюдали одновременно за 50 тысячами участков мозга, и эти участки по-разному реагировали на 935 объектов и действий в видеоклипах.

В мозге есть зоны, предназначенные для распознавания разных объектов: растений, животных, людей, зданий и т. д. Но если появлялась задача найти человека, все будто бы забывали о своей главной функции и начинали искать человека, присоединяясь к обычной «человекораспознавательной» зоне. То же самое происходило, если на видео нужно было найти автомобиль. Причём эти изменения касались не только зрительных участков коры: на поиск объекта устремлялись и участки префронтальной коры, отвечающие за абстрактное мышление, долговременное планирование и другие высшие когнитивные функции.

То есть, заключают авторы работы, кора мозга вовсе не выглядит как жёстко расчерченная карта с чёткими границами между регионами. С функциональной точки зрения она представляет собой что-то вроде непрерывного динамического семантического поля: одно и то же значение, один и тот же объект может восприниматься разными зонами коры, и даже такими, которые, казалось бы, не предназначены для визуального распознавания предметов. Участки коры многофункциональны, а их текущая функция определяется вниманием.

Тут, конечно, сразу возникает вопрос, откуда берётся внимание и как оно управляет корковой динамикой: мы ведь постоянно переключаемся с одного на другое, и нужен очень точный механизм, который оценивал бы, сколько ресурсов коры потребуется в конкретном случае и как их сфокусировать на задаче. Во всяком случае понятно, почему мы не можем думать сразу о двух вещах: если мы изо всех сил ищем потерявшегося котёнка, у нас просто нет свободных ресурсов, с помощью которых можно, например, распланировать следующие выходные. Вполне возможно, что так же обстоят дела и с высшими когнитивными функциями: идя по улице, глубоко задумавшийся человек легко может врезаться в столб, потому что в этот момент даже его зрительные анализаторы будут отданы под решение каких-то абстрактных задач.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Беркли.