Двойная мозговая обработка, или как новая информация становится рутинной

Мозг способен усваивать новую информацию как на микроскопическом уровне нейронов и синаптических связей (обучение по Хеббу), так и на макроскопическом уровне, как мы увидим далее, когда будем обсуждать, как два полушария обрабатывают данные и хранят их в виде рутинных воспоминаний.

Два полушария неокортекса не являются зеркальным отображением друг друга. Правая лобная доля шире левой. Левая затылочная доля шире правой. Эта двойная асимметрия широко известна как сдвиг Яковлева, названное так по имени гарвардского нейроанатома, доктора Пола И. Яковлева.

Различие полушарий проявляется также и в биохимии. Например, в левом полушарии имеется избыток нейромедиатора дофамина, тогда как в правом больше нейромедиатора норэпинефрина. Кроме того, правое полушарие имеет больше рецепторов для нейрогормонов, регулирующих эстроген.

Вы, возможно, думаете сейчас, что, если два полушария неокортекса различаются по структуре и химии, они должны выполнять различные функции – и это действительно так.

Левое полушарие (давайте обозначим его как ЛП) считалось доминантным по сравнению с правым (ПП). ЛП само по себе казалось более активным, но кроме того, некоторые неврологи считали его превосходящим на основании более продвинутых способностей к обработке языка, рассудочной деятельности с использованием аналитического мышления и благодаря участию в линейной символической логике. По контрасту ПП изначально считали имеющим мало ярко выраженных функций.

Более того, травма правого полушария часто как будто не приводила к серьезному ухудшению здоровья пострадавшего. Большинство взрослых пациентов с травмой или повреждениями ПП могут казаться почти не пострадавшими в отношении когнитивных способностей. Это первоначально привело к тому, что некоторые неврологи приписали ПП второстепенную роль. Но по мере продолжения исследований стало очевидно, что повреждение ПП вызывает поддающиеся измерению изменения в работе мозга и тела. Например, многие испытуемые, пережившие инсульт с поражением ПП, кажется, не подозревают о том, что с их телом может быть что-то не в порядке – даже если они подволакивают ногу. Это называется односторонним пространственным игнорированием, состоянием, при котором человек не воспринимает и не проявляет внимания к одной из сторон своего тела.

Одна каверзная ситуация привела к множеству открытий относительно роли наших полушарий. Когда у ребенка случается травма правого полушария, это считается крайне опасным. Тогда как у взрослых, по мнению врачей, дело обстоит наоборот. Немногие хирурги решаются оперировать ЛП взрослых, где располагаются языковой центр и множество других особых функций. Хирурги чувствуют себя уверенней, делая взрослым операции на ПП, потому что там как будто бы имеется большая устойчивость к возможным ошибкам.

Поскольку дети находятся на раннем этапе освоения языка, вполне логично, что повреждение левого полушария, скорее всего, не сильно повредит им, ведь там пока размечено относительно немного синаптических связей. Но это не объясняет, почему повреждение правого полушария так опасно для детей. Возможно, ПП играет более активную роль у детей, а затем, по мере их взросления, левое полушарие становится более активным? Если это так, что же вызывает такой переход и какой цели он служит? Такими вопросами задавался нейропсихолог и доктор философии Элхонон Голдберг⁹.

Когда дети становятся взрослыми, могут ли полушария меняться ролями?

Голдберг отметил, что дети постоянно получают массу новой информации, тогда как взрослые большую часть времени действуют по привычным, рутинным схемам и используют давно знакомые им понятия. И он задумался, сопровождается ли переход из детства в зрелость широкой передачей функций и информации из ПП в ЛП. В 1981 году Голдберг опубликовал теоретическую работу, в которой связывал ПП с когнитивной новизной, а ЛП – с когнитивной рутиной. Он постулировал, что правая половина неокортекса наиболее активна при обработке новых, неизвестных понятий, а левая – при обработке знакомых, известных характеристик. По мере развития индивида от юности к зрелости возникающие новые стимулы могут обрабатываться правой половиной мозговой коры, а затем храниться в качестве знакомой информации в левой половине мозговой коры. Это может объяснить, почему травма правого полушария вызывает серьезные последствия у детей и почему левосторонние травмы более губительны для взрослых. И в том, и в другом случае повреждения в указанных местах наносят урон наиболее активной области мозга.

Выдвигая гипотезу, Голдберг всего лишь размышлял об особенностях обучения людей как особей, более прочих продвинутых в развитии. Если модель обучения по Хеббу – описывающую связь между нейронами на микроскопическом уровне – применить к макроскопическому уровню, получается, что и здесь мы полагаемся на известные паттерны для лучшего понимания новой информации. Тогда становится понятным, зачем нам такой объемный мозг, состоящий из правого полушария, умеющего обрабатывать новую информацию, и левого полушария, умеющего в равной степени обрабатывать рутинные, знакомые, автоматические паттерны информации и поведения. Пластичность мозга, разделенного надвое, позволяет нам использовать знакомые понятия и скреплять их с незнакомыми.

Нам также известно из модели Хебба, что, сталкиваясь с новой информацией или опытом, мы обучаемся путем ассоциации неизвестного с известным, хранящимся у нас в памяти в виде паттернов. В этом отношении мы создаем новые, улучшенные нейронные цепи, позволяющие построить улучшенные модели понимания.

На ранних этапах обучения мы сталкиваемся с массой новой информации. Сначала мы направляем на нее внимание, потом пересматриваем и усваиваем. К концу любого процесса обучения информация становится известной и знакомой; усвоенное теперь может стать рутинным, даже автоматическим.

Именно способность превращать неизвестное в известное, незнакомое в знакомое, новое в рутинное позволяет нам продвигаться по пути индивидуального развития.

Если разум отталкивается от знакомых внутренних представлений (известных идей), чтобы строить рассуждения и создавать новые внутренние представления (неизвестные идеи), может ли правое полушарие быть тем местом, где обрабатывается новый опыт, этаким лабораторным столиком, на котором появляются новые идеи для будущего опыта? И может ли левое полушарие быть складом информации, ставшей нам известной?

Если так, то эта парадигма начнет переопределять полушария мозга, описываемые в литературе по неврологии как полностью раздельные по своим функциям. Например, теперь становится понятным, почему языковой центр долгое время приписывался левому полушарию. Поскольку речь является рутинной, автоматической функцией для большинства из нас, она по преимуществу доминирует в ЛП. И также становится понятным, почему правое полушарие отвечает за пространственные отношения. Когда испытуемые учатся пространственным представлениям через решение непривычных заданий, предложенных когнитивными нейробиологами, они обрабатывают свои пространственные переживания в ПП вследствие их новизны.

Двойная обработка информации в мозге – переход от обработки нового в правом полушарии к разметке в качестве рутинного в левом полушарии – соответствует всем типам обучения, согласно исследованию, проведенному доктором философии Алексом Мартином с коллегами в Национальном институте умственного здоровья. Используя позитронно-эмиссионную томографию, они исследовали активность мозга в процессе решения непривычных заданий, включающих слова и объекты. Каждый раз, когда испытуемые сталкивались с новым заданием, конкретная область ПП активизировалась. По мере того как участники исследования усваивали различные типы информации, так что предмет изучения становился знакомым, или рутинным, активность в ПП снижалась. По мере того как задание отрабатывалось путем многократного задействования нового слова или объекта, активировалась конкретная область в ЛП. У всех участников исследования наблюдался явный сдвиг мозговой активности по мере того, как новая информация обрабатывалась и становилась рутинной¹⁰.

На самом деле бесчисленные свидетельства продемонстрировали, что люди обучаются посредством двойной мозговой обработки¹¹. В ходе экспериментов, в которых участников помещали в незнакомую ситуацию, требующую решения сложных задач, наблюдалось повышение мозговой активности в правой лобной доле. Когда же участники находили решение, их левая лобная доля демонстрировала повышенную неврологическую активность.

Похоже, что преобразование новой информации, находящейся в правом полушарии, в рутинную информацию, находящуюся в левом полушарии, происходит безотносительно типа усваиваемой информации. Нервные сети ПП особенно хорошо и быстро осваивают новые задания, тогда как нервные сети ЛП лучше отшлифовывают задания – при должной мотивации и прилежной практике.