Краткое изложение ограничений когнитивного контроля

Мы описали многочисленные ограничения наших когнитивных способностей в области внимания, рабочей памяти и управления задачами. Вот резюме ограничений, перечисленных в этой главе.

Внимание

1. Избирательность ограничена чувствительностью к восходящим воздействиям.

2. Распределение внимания приводит к уменьшению эффективности в отличие от сосредоточенного внимания.

3. Устойчивость внимания ограничена во времени, особенно в монотонных и скучных ситуациях.

4. Скорость обработки ограничивает эффективность сосредоточения и переноса внимания.

Рабочая память

1. Емкость, или количество объектов, активно удерживаемых в уме, имеет жесткие ограничения.

2. Достоверность, или качество информации, сохраняемой в рабочей памяти, подвержено распаду с течением времени и в результате интерференции.

Управление задачами

1. Многозадачность ограничена нашей неспособностью к эффективной параллельной обработки двух и более задач, требующих внимания.

2. Переключение между задачами приводит к издержкам в смысле точности и скорости выполнения задач.

Понимание ограничений когнитивного контроля чрезвычайно важно для оценки конфликта между нашими целями и ограничениями. В следующей главе мы расскажем, что феномен рассеянного ума не является постоянной сущностью; скорее, он варьирует от человека к человеку и находится в постоянном движении.

Глава 5

Вариации и колебания

Если мы хотим разработать эффективный подход к смягчению симптомов рассеянного ума, нам нужно понимать, что он не является статичной и неподвижной сущностью. Наши способности когнитивного контроля и их оборотная сторона – ограничения когнитивного контроля не являются неизменными чертами нашей личности. Скорее, они находятся в постоянном движении, попадая под влияние многочисленных факторов и изменяясь в течение нашей жизни. Вариации и колебания являются правилом, а не исключением.

Одним из наиболее хорошо изученных аспектов рассеянного ума является изменение способностей когнитивного контроля в течение нашей жизни. Они хуже всего развиты у маленьких детей, когда когнитивные ограничения расстраивают большую часть целенаправленной активности, которая начинает появляться в развивающемся мозге. Когнитивный контроль постепенно и неуклонно усиливается, созревает вместе с развитием мозга и достигает кульминации после двадцати лет. Разумеется, даже у молодых людей в пору расцвета он находится под колпаком врожденных ограничений, описанных в предыдущей главе. Этот пик когнитивного контроля сменяется постепенным спадом, когда мы достигаем среднего возраста, и почти повсеместным упадком по мере приближения старости.

Ограничения когнитивного контроля обусловлены не только ходом времени, но и многочисленными патологиями, связанными с заболеваниями, нарушающими функционирование мозга в разные периоды жизни. Пять распространенных состояний, которые мы опишем здесь: СДВГ, ПТСР, травматическое повреждение мозга (ТБМ), депрессия и деменция ассоциируются с ослаблением способностей когнитивного контроля и обостряют состояние рассеянного ума.

Даже в здоровом мозге любого возраста способности когнитивного контроля испытывают ежедневные колебания и изменяются даже втечение одного дня. Это результат множества мощных воздействий, таких как недосыпание, психологический стресс и алкогольная интоксикация. Понимание того, какое влияние оказывают эти факторы, немаловажно для «контролирования когнитивного контроля», о чем мы будем говорить в последних двух главах. Давайте начнем с обзора известных данных о связанных с возрастом изменениях когнитивного контроля, начиная с детства и заканчивая преклонным возрастом.

Изменения, связанные с возрастом

1. Молодые люди

Наши способности когнитивного контроля постепенно улучшаются, начиная с раннего детства, и достигают максимального уровня в молодом возрасте (до 25 лет). Это общее правило для всех способностей контроля: внимания, рабочей памяти и управления задачами, хотя закономерности развития отдельных компонентов различны, и это подтверждает мнение, что когнитивный контроль не является цельной конструкцией. Как и следует ожидать, развитие способностей когнитивного контроля в детстве соответствует функциональному развитию нейронных механизмов когнитивного контроля: то есть, развитию нисходящей модуляции, и происходит параллельно со структурным развитием префронтальной коры и ее сетевых связей с остальными частями мозга. Это затяжное развитие характерно для префронтальной коры, но не для остальных регионов мозга; в особенности, оно нехарактерно для моторной и сенсорной коры, которые формируются значительно раньше.

Когда речь идет о внимании, мы имеем обширные доказательства этой затяжной траектории развития. Избирательность, если оценивать ее, исходя из способности ребенка игнорировать неактуальную информацию и искать необходимые сведения в присутствии отвлекающих факторов, постепенно улучшается с детства до молодости. До полного развития нисходящей модуляции сильные внешние восходящие воздействия, конкурирующие за наше внимание, оказывают гораздо большее влияние на юные умы. Многие из нас видели, как маленькая девочка отвлекается на более яркую игрушку несмотря на то, что она была всецело поглощена куклой, с которой играла до этого. Этот феномен сохраняется и в подростковом возрасте по мере того, как префронтальная кора продолжает свое медленное развитие, что приводит к поспешным и опрометчивым решениям, которые так расстраивают родителей во всем мире. Задержка не ограничивается избирательностью внимания и включает затяжное развитие способностей ребенка к распределению внимания, приводящее к опасному поведению в таких видах деятельности, как управление автомобилем.

Даже в здоровом мозге любого возраста способности когнитивного контроля испытывают ежедневные колебания и изменяются даже втечение одного дня. Это результат множества мощных воздействий, таких как недосыпание, психологический стресс и алкогольная интоксикация.

Исследователи описали сходные закономерности развития способности удерживать внимание в течение определенного времени. Наверное, нет ни одного учителя, который бы не сталкивался с этой проблемой на уроках, особенно с детьми из младших классов. Даже необходимость просто оставаться в сидячем положении в течение учебного дня для большинства детей затруднительна, а сухой характер учебного материала лишь усугубляет положение. Многие учителя вынуждены изобретать хитроумные способы борьбы с плохо развитой способностью детей к устойчивому вниманию, такие как использование интерактивных упражнений, связанных с решением задач. Ситуация еще больше усложняется из-за ограничений емкости рабочей памяти, которая развивается у детей довольно медленно. Маленькие дети могут удержать в уме лишь несколько объектов; эта способность постепенно улучшается в подростковом возрасте, но для сложной информации это происходит еще медленнее.

Далее идет способность управления задачами. Многие из нас ожидают (или, хуже того, требуют) от детей и подростков взрослой способности к достижению поставленных целей. Это часто приводит к фрустрации и напряженности в отношениях, когда дети ведут себя на первый взгляд нелогичным образом: начинают решать задачи и быстро отказываются от этого занятия после безуспешных попыток их совмещения или переключения между ними. Даже когда дети приобретают навыки для эффективного управления задачами, исследования показывают, что их издержки работоспособности более значительны, чем у взрослых, особенно при выполнении сложных задач. Также важно понимать, что незрелые способности когнитивного контроля используются для попыток ориентировки в высокотехнологичной окружающей среде, специально разработанной для поощрения многозадачности и переключения между задачами. Исследования Розена прямо обращаются к этой проблеме, и они будут подробно рассмотрены во второй части книги, где мы сосредоточимся на особенностях поведения рассеянного ума в реальном мире, особенно в контексте современных технологий.

2. Люди старшего возраста

Давайте забежим вперед и обсудим, что происходит со способностями когнитивного контроля в более зрелом возрасте. Исследования по сравнению работоспособности шестидесяти-семидесятилетних и двадцати-тридцатилетних людей при решении задач, требующих когнитивного контроля – самый распространенный подход к изучению эффектов старения. Хотя результаты подобных исследований методом поперечного среза сопровождаются многочисленными оговорками, общий вес доказательств склоняет к выводу, что наши способности когнитивного контроля с возрастом ухудшаются и приводят к падению показателей в широком спектре целенаправленных задач и занятий. Считается, что этот вывод в целом не зависит от различных патологий пожилого возраста, которые приводят к деменции (таких, как болезнь Альцгеймера), так как изучение мозга показывает, что префронтальная кора является одной из первых областей мозга, деградирующих в результате естественных процессов старения. В этом разделе мы поделимся свидетельствами из лаборатории Газзали и других лабораторий, которые демонстрируют уменьшение всех способностей когнитивного контроля у пожилых людей, а также фундаментальные нейронные механизмы этих когнитивных изменений, связанных с возрастом.

Когда речь идет о внимании, существуют обширные доказательства того, что пожилые люди имеют больше ограничений по сравнению с молодыми во всех аспектах этой когнитивной способности: избирательности, устойчивости, распределению и скорости. Что касается избирательности, связанные с возрастом нарушения внимания были подробно описаны для внимания, избирательно направленного на черты лиц, предметы, места или моменты времени. Сотрудников лаборатории Газзали особенно интересовало понимание нейронной основы нарушений избирательного внимания в пожилом возрасте. В одном исследовании с использованием эксперимента «Лицо и пейзаж» (описанного в третьей главе) мы проверили избирательное внимание пожилых участников, когда они наблюдали последовательность из четырех образов: два лица и два пейзажа. Мы попросили их на короткое время запоминать зрительные стимулы только одной категории, игнорируя стимулы другой категории (например, запоминать лица, игнорируя пейзажи). Как уже было описано, молодые люди демонстрировали как усиление, так и подавление нейронной активности зрительной коры по отношению к актуальным и неактуальным образам соответственно. Такая двусторонняя природа нисходящей модуляции нейронной активности лежит в основе избирательного внимания. Наша главная находка в данном исследовании состояла в том, что пожилые люди усиливали нейронную активность по отношению к актуальной информации так же хорошо, как и двадцатилетние. При этом пожилые люди испытывали трудности с подавлением неактуальной информации. В результате мы обнаружили, что главной проблемой их внимания была большая отвлекаемость, чем у молодых людей.

Лаборатория Газзали опубликовала результаты этого исследования как доказательство того, что нарушение избирательного внимания у пожилых людей является следствием ослабления механизмов, ответственных за целенаправленное нисходящее подавление нейронной активности. Хотя пожилые участники нашего исследования были осведомлены о необходимости игнорировать неактуальную информацию, деятельность их мозга свидетельствовала о том, что они не в состоянии эффективно подавлять обработку ненужных стимулов. Далее мы продемонстрировали функциональное значение этого изъяна, когда доказали, что пожилые люди, хуже подавлявшие отвлекающие стимулы, также показывали худшие результаты в тестировании рабочей памяти. Обратите внимание, такое снижение эффективности происходило в контексте сохранившейся способности концентрировать внимание на актуальной информации. Это в очередной раз доказывает, что процессы, которые лежат в основе сосредоточенности и игнорирования, не являются двумя сторонами одной монеты. У пожилых людей нарушены процессы подавления, но не усиления, и это нарушение связано с ухудшением показателей рабочей памяти. Дальнейшие исследования лаборатории Газзали позволили обобщить этот результат и показали, что такие же нарушения существуют в области избирательного внимания к визуальным характеристикам и моментам времени, хотя эксперименты других лабораторий дали неоднозначные результаты в том, что касается избирательного внимания к местам. Трудность подавления неактуальной информации становится еще более очевидной, когда пожилым людям дают больше времени для подготовки к отвлекающим внешним факторам. Исследователи все больше сходятся в выводе о том, что нарушения избирательного внимания у пожилых людей возникают не в результате их неспособности сосредоточиться на цели, но скорее, являются следствием ухудшения способности игнорировать отвлекающие факторы.

Недавно мы доказали, что такое нарушение избирательности ассоциируется с возрастными изменениями нейронных сетей префронтальной коры; это не просто функциональные изменения, но структурное уменьшение объема средней части префронтальной коры, а также ослабление целостности белого вещества, соединяющего этот участок с другими областями мозга. Мы также обнаружили, что пожилые люди с такими изменениями мозга были более рассеянными во время тестирования рабочей памяти.

Другое исследование лаборатории Газзали показало, что нарушение избирательного внимания у пожилых людей связано с другим ограничением способностей внимания, которое обсуждалось в предыдущей главе: со скоростью обработки. С помощью регистрации ЭЭГ мы обнаружили интересный факт. Дело не в том, что пожилые люди полностью лишены способности подавлять обработку отвлекающих стимулов; просто они делают это слишком медленно. С одной стороны, молодые люди подавляют ненужную информацию в течение 0,1 секунды после того, как сталкиваются с отвлекающим зрительным стимулом. У пожилых людей, напротив, как минимум в течение 0,5 секунды не обнаруживается признаков подавления нейронной активности, связанной с появлением отвлекающего образа. Эти результаты позволяют предположить, что если отвлекающие стимулы не подавляются практически мгновенно, у них остается время для создания помех в обработке актуальной информации, что, в свою очередь, ухудшает показатели рабочей и долговременной памяти. Иными словами, наш фильтр отвлекающих факторов должен преграждать путь потоку белого шума внутрь нашего мозга уже на входе. Если вы – пожилой человек, неспособный быстро отфильтровать болтовню окружающих в шумном ресторане, то вам будет сложно следить за ходом беседы за своим столом. Вероятно, в этом заключается причина анекдотичных сообщений, которые можно слышать от пожилых людей, что они больше не получают такого удовольствия от посещения ресторанов, как в былые времена. К сожалению, нарушения избирательности и сопутствующие задержки в скорости обработки внешних стимулов – это еще не все; ограничения устойчивости и распределения внимания тоже снижают внимательность пожилых людей.

Рабочая память проявляет сходные признаки упадка, связанного с возрастом. Исследования лаборатории Газзали показали, что здоровые пожилые люди обладают ухудшенной достоверностью рабочей памяти, даже если удерживают в уме единственный объект в течение нескольких секунд, будь то лицо или простой зрительный образ. Другие лаборатории продемонстрировали, что с возрастом ухудшается не только достоверность, но и емкость рабочей памяти, хотя продолжается дискуссия о том, является ли это исключительно проблемой рабочей памяти или следствием большей рассеянности и замедленности реакции, в целом характерной для пожилого возраста. Помимо способностей рабочей памяти, пожилые люди также показывают худшие результаты в тестах на способность воссоздать в уме сцену из долговременной памяти. Мы показали, что это связано с ослаблением избирательной активации сетей префронтальной коры, и это в очередной раз подтверждает тезис, что связанные с возрастом нарушения когнитивного контроля происходят в результате дисфункции префронтальной коры.

нарушения избирательного внимания у пожилых людей возникают не в результате их неспособности сосредоточиться на цели, но скорее, являются следствием ухудшения способности игнорировать отвлекающие факторы.

Что касается управления задачами, пожилые люди опять-таки испытывают больше затруднений, чем молодые, будь то попытки многозадачности или переключение между задачами. Лаборатория Газзали провела ряд исследований с применением томографии, чтобы понять, что именно происходит в мозге пожилых людей, когда они пытаются одновременно выполнять две задачи, требующие значительных когнитивных ресурсов. Мы провели эксперимент, в ходе которого предложили пожилым людям на короткое время запоминать лица или пейзажи, а затем перебивали этот процесс другой задачей, пока они держали в уме актуальную информацию. Мы обнаружили, что такие вмешательства ухудшали показатели их рабочей памяти в большей степени, чем у молодых людей; это ассоциировалось с менее эффективным переключением между сетью префронтальной коры, удерживавшей информацию в памяти, и другой сетью, принимавшей участие в решении новой задачи. Другие лаборатории сообщили о сходных проблемах, возникавших у пожилых людей при столкновении с многозадачностью или переключением между задачами.

Интересно, что механизмы изменения мозга, которые стоят за целевой интерференцией (отвлечениями и сбоями), у пожилых людей имеют разную природу. Отвлекаемость вызвана неэффективной фильтрацией, которая приводит к избыточной обработке неактуальной информации в зрительной коре, в то время как нарушения многозадачности вызваны неспособностью эффективно переключаться между нейронными сетями, участвующими в выполнении двух разных задач. Но у них общий источник: функциональные и структурные изменения нейронных сетей префронтальной коры, которые лежат в основе целевой интерференции.

В целом, большое количество научных исследований приводит доказательства не связанного с деменцией возрастного снижения всех способностей когнитивного контроля, которые ассоциируются с повышением целевой интерференции в процессе старения. Интересно, что это не сопровождается сокращением поведения, связанного с постановкой целей. По всем признакам, пожилые люди находятся в процессе серьезного переосмысления концепции старости. Они все чаще продолжают работать после наступления пенсионного возраста, а когда они все же отходят от дел, то часто ставят перед собой сложные цели, такие как путешествия, обучение иностранным языкам и игре на музыкальных инструментах. Они также не устраняются от ситуаций с высокой степенью целевой интерференции, существующих в мире высоких технологий. Этот конфликт между все более амбициозными целями и нарастающими ограничениями когнитивного контроля лежит в основе рассеянного ума у пожилых людей.