(Medical Xpress) – В фильме 1983 года "Человек с двумя мозгами," Стив Мартин держал свой второй мозг в банке. На самом деле у него внутри черепа было два мозга ?? как и все мы, один в левом и один в правом полушарии. Когда дело доходит до того, чтобы видеть мир вокруг нас, каждый из двух наших мозгов работает независимо, и у каждого есть свое узкое место для рабочей памяти.
Обычно после нового открытия о мозге проходят годы или десятилетия, чтобы появилось какое-либо практическое значение. Но это исследование нейробиологов Массачусетского технологического института можно было бы незамедлительно использовать для разработки более эффективной когнитивной терапии, более умных игр для мозга, более совершенных "хедз-ап дисплеи," и многое другое. Исследование будет опубликовано на сайте Proceedings of the National Academy of Sciences в понедельник, 20 июня 2011 г.
Исследователи уже более ста лет знают, что мы можем удерживать в уме только четыре вещи одновременно. Это ограничение объема нашей рабочей памяти (наш мысленный блокнот) несколько различается у разных людей, и чем больше вы можете удерживать в уме сразу, тем сложнее ваши мысли и тем выше будет ваш IQ. Но хотя это ограничение является фундаментальной особенностью познания и интеллекта, исследователи ничего не знали о его нейронной основе.
Обезьяны, как ни удивительно, обладают такой же оперативной памятью, что и люди, поэтому Эрл Миллер, профессор нейробиологии Пикауэра в Институте обучения и памяти Пикауэра Массачусетского технологического института, и Тимоти Бушман, постдокторант в своей лаборатории, исследовали нейронную основу этой способности. ограничение у двух обезьян, выполняющих тот же тест, который используется для исследования рабочей памяти у людей. Сначала исследователи отобразили массив из двух-пяти цветных квадратов, затем пустой экран, а затем тот же массив, в котором один из квадратов изменил свой цвет. Задача заключалась в том, чтобы обнаружить это изменение и посмотреть на измененный квадрат.
Когда обезьяны выполняли эту задачу, Бушман одновременно записывал с нейронов в двух областях мозга, связанных с кодированием визуальных восприятий (теменная кора) и удержанием их в памяти (префронтальная кора). Как и ожидалось, чем больше квадратов в массиве, тем хуже производительность.
"Но, к удивлению, мы обнаружили, что обезьяны и, в более широком смысле, люди не обладают общей способностью мозга," говорит Миллер. "Скорее, у них есть две независимые, меньшие емкости в правой и левой половине визуального пространства. Это было как будто два отдельных мозга ?? два полушария головного мозга ?? смотрели на разные половинки визуального пространства."
Другими словами, обезьяны и, в более широком смысле, люди способны вместить не четыре объекта, а два плюс два. Если объект, который нужно запомнить, появляется в правой части визуального пространства, не имеет значения, сколько объектов находится в левой части. Левая сторона может содержать пять предметов, но пока правая сторона содержит только два, обезьяны легко запоминают это. И наоборот, если правая сторона содержит три объекта, а левая – только один, их способность запоминать ключевой объект справа превышается, и они могут его забыть.
Это исследование решает два давних спора в этой области. Функционирует ли наша рабочая память как слоты, и после того, как наши четыре слота заполнены объектами, которые мы больше не можем принимать; или он функционирует как пул, который может принимать более четырех объектов, но по мере заполнения пула информация о каждом объекте становится тоньше? И является ли предел емкости отказом восприятия или памяти??
"Наше исследование показывает, что верны и слот-модель, и модель пула," говорит Миллер. "Два полушария зрительного мозга работают как слоты, но внутри каждого слота это пул. Мы также обнаружили, что узкое место не в воспоминаниях, а в восприятии." То есть, когда емкость для каждого слота превышена, информация не очень хорошо кодируется. Нейронные записи показали информацию об утерянных объектах, даже когда обезьяны смотрели на них, а не позже, когда они вспоминали то, что видели.
Этот эффект в визуальной рабочей памяти может не распространяться на другие формы памяти, но визуальное восприятие является одним из основных способов обработки мира людьми, поэтому его влияние имеет далеко идущие последствия как с точки зрения понимания мозга и человеческого сознания, так и с практической точки зрения.
"Тот факт, что у нас разные возможности в каждом полушарии, означает, что мы должны представлять информацию таким образом, чтобы не перегружать одно полушарие, а другое," объясняет Бушман. "Например, подсказки (прозрачные проекции информации, которые водителю или пилоту обычно нужно смотреть на приборную панель, чтобы увидеть) показывают много данных. Наши результаты показывают, что вы хотите разместить эту информацию равномерно по обе стороны поля зрения, чтобы максимизировать количество информации, попадающей в мозг."
Точно так же когнитивные методы лечения для улучшения рабочей памяти (и в играх для мозга, призванных сохранять молодость и ловкость) должны представлять информацию таким образом, чтобы тренировать каждое полушарие по отдельности. Биомедицинские мониторы, которые в настоящее время имеют один столбец информации, должны сбалансировать его в правом и левом столбцах, а сотрудники службы безопасности могут получать больше информации, если дисплеи прокручиваются вертикально, а не горизонтально, что тратит впустую независимые возможности справа и слева. Исследователи объединяются для разработки многих из этих идей.
По словам Миллера, их следующий проект фундаментального исследования – выяснить, почему возникает это узкое место восприятия. "Это дало бы нам глубокое понимание того, как мозг представляет информацию, и дало бы нам первое настоящее понимание сознания."