А) НАЧАЛО b) ПРИВЫКАНИЕ

Рис.6.2. Лобные доли, полушария и новизна:

а — новая задача активизирует преимущественно правую префронтальную кору;

b — по мере того, как задача становится привычной, общий уровень активации падает и сдвигается с правых префронтальных областей к левым. (Адаптировано из: Gold J. М. et al. PET validation of a novel prefrontal task: Delayed response alteration // Neuropsychology. 1996. Vol. 10. P. 3-10.)

 

В старой литературе правое полушарие называлось «второстепенным полушарием», а лобные доли — «бездействующими долями». Сегодня мы знаем, что эти структуры не являются ни второстепенными, ни бездействующими, хотя их функции бывает трудно определить. Функции правого полушария менее очевидны, чем функции левого, и функции лобных долей менее очевидны, чем функции задних отделов коры, именно потому, что они имеют дело с ситуациями, которые не поддаются лёгкой кодификации и сведению к алгоритму. Вот вам и второстепенное полушарие и бездействующие доли! Потребовалось длительное время, чтобы оценить эти функции, но теперь мы начинаем понимать их подлинную сложность и ту центральную роль, которую они играют в наших психических процессах.

Рабочая память — или работа с памятью?

«Память» не звучит для большинства людей как мистическое понятие. Большинство людей настолько привыкли к этому термину, что часто он используется в очень широком смысле (и тем самым лишаясь смысла), для недифференцированного обозначения всех психических процессов. Спросите десять человек, что делает «память», и ответы будут весьма однотипными: заучивание имён, номеров телефонов, таблицы умножения и зазубривание для выпускного экзамена дат исторических событий, без которых вы вполне можете обойтись. Память является также одним из наиболее интенсивно изучаемых психических процессов. В типичном эксперименте с памятью испытуемого просят запомнить список слов, серию изображений лиц, а затем вспомнить или распознать материал при различных условиях.

К сожалению, как предубеждения широкой публики относительно памяти, так и традиционные способы исследований памяти имеют мало общего с тем, как память функционирует в реальной жизни. В типичном исследовании памяти испытуемого просят запомнить информацию, а затем вспомнить ее. Испытуемый запоминает определённую информацию потому, что экспериментатор инструктирует его таким образом. Запоминание и воспроизведение являются здесь самоцелью, а решение, что запомнить, исходит от экспериментатора, а не от испытуемого.

В большинстве ситуаций реальной жизни мы храним и вспоминаем информацию не ради самого припоминания, а как предпосылку решения стоящей перед нами проблемы. Здесь воспоминание является средством достижения цели, а не самой целью. Более того, и это особенно важно, определённые воспоминания отыскиваются и активируются не в ответ на внешнюю команду, исходящую от кого-то другого, а в ответ на внутреннюю потребность. Мне не говорят, что вспомнить, я сам решаю, какая информация полезна для меня в контексте моей деятельности в данный момент.

Каждый из нас владеет огромным количеством информации. Я знаю расположение парикмахерских на западной стороне Манхеттена, имена ведущих русских композиторов, таблицу умножения, главные аэропорты Австралии, возраст моих родственников и т.д. и т.п. Как же тогда получается, что, сидя сейчас перед моим компьютером и работая над этой книгой, я быстро извлекаю моё знание о лобных долях и пишу о них, а не о Французской революции или о моих любимых ресторанах Нью-Йорка? Более того, как получается, что, проголодавшись после нескольких часов усиленного печатания, я столь же быстро извлекаю моё знание о ближайших ресторанах, а уже не о лобных долях, причём этот переход является мгновенным и не вызывающим никаких затруднений?

Большинство актов припоминания в реальной жизни включает решение о том, какой тип информации полезен для меня в данный момент, и затем отбор информации из всего огромного многообразия всех доступных мне знаний. Более того, как только род наших занятий меняется, мы совершаем плавное, мгновенное переключение от одного вида отбора к другому, а затем снова и снова. Мы осуществляем такие решения, выборы и переходы фактически в каждый момент нашей бодрствующей жизни, большую часть времени автоматически и без усилий. Но при общем объёме различной информации, доступной нам в каждый данный момент времени, эти решения с информационной точки зрения отнюдь не тривиальны. Они требуют сложных нейронных вычислений, производимых лобными долями. Память, основывающаяся на таких постоянно изменяющихся, текучих решениях, выборах и переключениях, направляется лобными долями и называется рабочей памятью. В каждый момент этого процесса нам нужен доступ к специфической информации, которая представляет лишь весьма малую часть нашей памяти в целом. Наша способность доступа к этой памяти подобна мгновенному отыскиванию иголки в стоге сена, и это на самом деле изумительно.

В этом заключается решающее различие между типичным экспериментом по изучению памяти и тем, как память используется в реальной жизни. В реальной жизни я должен сам принять решение о том, что вспомнить. В типичном эксперименте по памяти решение принимается экспериментатором за меня: «Слушайте эти слова и запоминайте их». Перемещая процесс принятия решения от испытуемого к экспериментатору, мы уменьшаем роль лобных долей и задача памяти уже не является задачей рабочей памяти. Рабочая память и лобные доли включены в большинство актов припоминания в реальной жизни, но не в большинство процедур, используемых при исследовании памяти и при обследовании пациентов с расстройствами памяти.

Несоответствие между тем, как память реально используется, и тем, как она экспериментально исследуется, помогает объяснить путаницу относительно роли лобных долей в памяти. Дебаты по этому предмету, до сих пор не приведшие к окончательным выводам, ведутся много лет, с тех пор как Якобсен3 и Лурия4 впервые подняли эту тему. В последнее время, в значительной степени благодаря работам нейробиологов Патриции Голдман-Ракич5 и Хоакина Фюстера6 роль лобных долей в памяти была подтверждена и получило признание понятие рабочей памяти. Рабочая память тесно связана с той решающей ролью, которую играют лобные доли во временной организации поведения и в контролировании точной последовательности, в которой совершаются различные психические операции, направленные на достижение целей организма7. Сегодня понятие рабочей памяти относится к числу наиболее популярных понятий когнитивной нейронауки. Как это бывает с популярными понятиями, оно часто используется произвольно и неопределённо, что иногда граничит с бессмыслицей. Поэтому особенно важно обсудить это понятие аккуратно и точно.

Как только в лобных долях завершён отбор информации, требующейся для решения наличной проблемы, они должны «знать», по крайней мере приблизительно, где эта информация хранится в мозге. Это позволяет предположить, что все корковые области каким-то образом репрезентированы в лобных долях, — утверждение, впервые высказанное Хьюлингсом Джексоном в конце девятнадцатого века8. Такие репрезентации являются, вероятно, скорее грубыми, чем специфичными, позволяющими лобным долям знать, где хранится какой тип информации, но не саму специфическую информацию. Лобные доли затем контактируют с соответствующими частями мозга и обеспечивают поступление памяти (или, как говорят учёные, «энграммы») «on-line», путём активации тех нейронных сетей, в которых энграмма заключается. Аналогия между лобными долями и главным управляющим снова оказывается полезной. Подписав новый контракт, директор компании может не иметь технических умений, требуемых для проекта, но он знает, кто из его персонала ими обладает, и способен правильно отобрать сотрудников для проекта, основываясь на их специфических знаниях и умениях.

Так как различные стадии решения проблем могут требовать различных типов информации, лобные доли должны постоянно и быстро активировать новые энграммы, деактивируя при этом старые. Более того, часто мы должны делать быстрые переходы от одной когнитивной задачи к другой и, что ещё более осложняет ситуацию, мы регулярно имеем дело со многими проблемами параллельно. Это подчёркивает очень специфическое свойство рабочей памяти: её постоянно и быстро меняющееся содержание. Представьте, что у вас пять банковских счетов, операции на которых (приход денег и выплаты) совершаются одновременно и часто. Представьте, далее, что для того, чтобы вести свой бизнес, вы должны отслеживать в вашей голове эти пять счетов, не пользуясь блокнотом или компьютером. Вместо того, чтобы запоминать массив статичной информации, вы должны быть способны постоянно обновлять содержание вашей памяти.

Банковская ситуация с пятью счетами звучит довольно фантастично. Но так ли она отлична от задач, с которыми сталкиваются главный управляющий, предприниматель, менеджер совместного фонда, политический или военный руководитель, которые должны отслеживать и действовать в нескольких ситуациях, которые быстро разворачиваются параллельно? Теперь представьте себе жонглёра с пятью шарами в воздухе, который должен следить за всеми постоянно движущимися пятью шарами. Теперь представьте себе умственного жонглёра, и это будет равносильно управлению корпорацией, бизнесом или научной лабораторией. Это даёт нам представление о том, что делает рабочая память. При нарушении функционирования рабочей памяти все шары вскоре окажутся на земле.

Давайте вернёмся к нашему главному управляющему. Ему необходимо собрать команду экспертов для сложного, долгосрочного проекта с непредсказуемыми результатами. На каждой стадии проекта он должен найти требуемые знания; решить, как он выйдет на имена экспертов; найти их; помнить их имена и телефоны, по крайней мере пока длится проект; найти средства, диктуемые следующей стадией проекта, и т.д. Представьте себе далее, что на каждой стадии проекта ему нужны эксперты более чем одного типа, так что проводятся различные параллельные поиски. Это будет довольно точное описание рабочей памяти. Рабочая память весьма отлична от активности, которую мы традиционно отождествляем со словом «память» — заучивание и сохранение фиксированного объёма информации.

Но роль рабочей памяти не ограничена принятием крупномасштабных решений. Мы зависим от рабочей памяти даже в самых обыденных ситуациях. Вы храните в вашей памяти номера телефонов вашего любимого ресторана и вашего врача. Вы знаете, где вы держите ваши туфли и ваш пылесос. Даже если эта информация всегда в вашей памяти, она не постоянно в фокусе вашего внимания. Когда вам нужно развлечь ваших друзей, вы звоните в ресторан, а не своему врачу. Когда вы утром одеваетесь, вы идёте к шкафу, в котором хранятся туфли, а не к шкафу, где помещается пылесос. Эти на вид тривиальные и не требующие усилий решения также требуют рабочей памяти.

Мы обладаем способностью концентрироваться на информации, релевантной данной задаче, и затем переходить к следующему фрагменту релевантной информации. Отбор информации, подходящей для задачи, происходит автоматически и без усилий, и гладкость этого отбора гарантируется лобными долями. Однако пациенты на ранних стадиях деменции часто сообщают о «бессмысленных» действиях. Они могут взять грязные тарелки в спальню вместо кухни, или открыть холодильник в поисках перчаток. Это ранняя поломка способности лобных долей отбирать и активировать информацию, соответствующую задаче. Рабочая память часто страдает на ранних стадиях деменции. Человек с серьёзно ухудшившейся рабочей памятью очень быстро окажется в состоянии безнадёжной путаницы.

Парадокс рабочей памяти состоит в том, что хотя лобные доли играют решающую роль в доступе и активации информации, релевантной задаче, сами они не содержат этой информации — она находится в других частях мозга. Чтобы продемонстрировать это отношение, Патриция Голдман-Ракич и её коллеги из Йельского университета изучали задержанные ответы у обезьян9. Они вели внеклеточную регистрацию нейронов в лобных долях обезьяны, которые были активны до тех пор, пока энграмма (след памяти) была активирована, и которые выключаются, как только инициирован ответ. Эти нейроны ответственны за активирование энграмм, но не за их хранение.

Различные части префронтальной коры вовлечены в различные аспекты рабочей памяти, и существует своеобразный параллелизм между функциональной организацией лобных долей и задними отделами коры. Было давно известно, что у приматов (включая человека) зрительная система состоит из двух различных компонентов. «Что»-система, простирающаяся вдоль затылочно-височного градиента, перерабатывает информацию, позволяющую отождествлять объекты. «Где»-система, простирающаяся вдоль затылочно-теменного градиента, перерабатывает информацию о местоположении объектов. Вероятно, зрительное пространственное знание также распределено. Память на «что» формируется внутри затылочно-височной системы, а память на «где» — внутри затылочно-теменной системы.

Контролируется ли доступ к этим двум типам зрительной памяти одними и теми же или различными лобными зонами? Сьюзан Кортни и её коллеги из Национального института психического здоровья ответили на этот вопрос с помощью PET- эксперимента с оригинальной активационной задачей10. Предъявлялся набор лиц в формате четыре ряда по шесть изображений, за ним следовал другой набор лиц. Испытуемых просили ответить на «что»-вопрос (Являются ли лица одними и теми же?) или на «где»-вопрос (Появляются ли они на тех же позициях?). Две задачи породили два различных типа активации внутри лобных долей, в нижних частях — для «что», и в верхних частях — для «где». Аналогичные открытия были сделаны Патрицией Голдман-Ракич и её коллегами из Йельского университета, которые изучали обезьян, используя записи активности одиночных клеток (single-cell recordings)11.

По-видимому, различные аспекты рабочей памяти находятся под контролем различных отделов лобных долей. Означает ли это, что каждая часть префронтальной коры связана с особой системой вне лобных долей? Что же случилось с дирижёром? Есть ли такая часть лобных долей, вклад которой является поистине универсальным? Удивительно, но несмотря на все попытки, до сих пор не удалось охарактеризовать в специфических терминах функции зоны вокруг лобных полюсов, самого дальнего продолжения лобной доли (зона Бродмана 10). Я не удивлюсь, если будущие исследования покажут, что зоны, непосредственно окружающие лобные полюсы, обслуживают наиболее синтетическую функцию и образуют дополнительный уровень нейронной иерархии над дорзолатеральными и орбитофронтальными областями коры. Синтетические функции, которые эта часть мозга, вероятно, выполняет, обсуждаются в следующем разделе.

Свобода выбора, неопределённость и лобные доли

Рассмотрим следующие повседневные проблемы.

(1) На моем чековом счете было $1000 и я снял $300. Сколько у меня осталось?

(2) Что мне надеть сегодня: голубую куртку, чёрную куртку или серую куртку?

(3) Какой номер телефона у моего зубного врача?

(4) Поехать ли в отпуск на Карибские острова, Гавайи или в Грецию?

(5) Как зовут секретаршу моего босса? (Будет лучше, если я точно запомню её имя!)

(6) Заказать ли мне на обед омара fra diavolo, телячьи котлеты или цыплят по-киевски? (Мой доктор не рекомендует ничего из вышеперечисленного).

Ситуации 1, 3 и 5 являются детерминистическими. Каждая из них имеет единственное верное решение, соответствующее ситуации, все другие ответы являются ложными. Находя правильное решение — «истину», — я осуществляю истинностное (veridical) принятие решения. Ситуации 2, 4 и 6 по сути своей неопределённы. Ни одна из них не имеет внутренне верного решения. Я выбираю телячьи котлеты не потому, что они «внутренне верны» (это смешно!), а потому, что они мне нравятся. Делая свой выбор, я осуществляю адаптивное принятие решения (мой доктор говорит — дезадаптивное).

В школе нам даётся задача и мы должны найти правильный ответ. Обычно существует только один правильный ответ. Ответ скрыт. Вопрос чётко сформулирован. Но большинство ситуаций реальной жизни, вне области узких технических проблем, являются внутренне неопределёнными. Ответ скрыт, но и вопрос тоже скрыт. Наши цели в жизни являются общими и смутными. «Стремление к счастью» — аморфная идея, имеющая различный смысл для различных людей, и даже для одного и того же человека при различных обстоятельствах. В каждый данный момент каждый из нас должен решать, что стремление к счастью означает здесь и сейчас для него. В своей известной реплике на вопрос: «Каков ответ?» — Гертруда Стайн уловила это очень тонко: «Каков вопрос?».

Мы живём в неопределённом мире. Если оставить в стороне школьные экзамены, тесты для поступления в колледж, различные актуальные и вычислительные задачи, то большинство задач, с которыми мы сталкиваемся в обыденной жизни, не имеют внутренне правильных решений. Решения, которые мы принимаем, не полностью определяются ситуациями, с которыми мы сталкиваемся. Они являются продуктом сложных взаимодействий между атрибутами ситуаций и нашими собственными атрибутами, нашими побуждениями, нашими сомнениями и нашими историями. И логично ожидать, что префронтальная кора является центральной для такого принятия решений, так как это единственная часть мозга, где входные сигналы, идущие изнутри организма, сходятся с входными сигналами из внешнего мира.

Нахождение решений для детерминистических ситуаций часто достигается алгоритмически. Во все большей степени оно делегируется различным устройствам: калькуляторам, компьютерам, разного рода указателям. Но принятие решений при отсутствии детерминистических ситуаций остаётся, по крайней мере пока, человеческой привилегией. В некотором смысле, свобода выбора возможна только если присутствует неопределённость.

Отсутствие абсолютных алгоритмически вычислимых истин — вот что отличает решения лидера от технических решений. Главная ответственность дирижёра или театрального режиссёра состоит в интерпретации известной вещи, что является по своей сути процессом субъективным. Главный управляющий корпорации принимает стратегические решения в неопределённой, меняющейся обстановке. Военный талант до сих пор рассматривается как относящийся более к сфере искусства, чем науки.

Разрешить неопределённость (или, на научном жаргоне, «доопределить ситуацию») — часто означает прежде всего поставить правильный вопрос, то есть свести ситуацию к вопросу, который имеет один правильный ответ. Выбирая, какую одежду одеть, я могу задать много вопросов: (1) Какая куртка лучше всего подходит к погоде? (и выбрать самую тёплую); (2) Какая более модная? (и выбрать самую новую куртку); (3) Какая из них — моя любимая? (и выбрать серую куртку). То, как я в точности разрешу неопределённость, зависит от моих приоритетов в данный момент, которые сами по себе могут меняться в зависимости от контекста. Неспособность устранить неопределённость ведёт к нерешительному, неопределённому, непоследовательному поведению. Вспоминается буриданов осел, стоящий перед двумя охапками сена и умирающий с голода, будучи неспособным выбрать. Даже древние римляне понимали опасность неопределённости и создали поговорку: «Dura lex, sed lex» («Жёсткий закон лучше, чем отсутствие закона»).

В то же самое время человек должен обладать гибкостью, чтобы по-разному подходить к одной и той же ситуации в разных обстоятельствах. Организм должен быть способен «доопределить» одну и ту же ситуацию многими способами и переключаться по необходимости. Иметь дело с внутренней неопределённостью — одна из главных функций лобных долей. В некотором смысле, решительный ли вы человек или тряпка, зависит от того, насколько хорошо работают ваши лобные доли. Исследования показали, что пациенты с повреждением лобных долей подходят к внутренне неопределённым ситуациям не так, как здоровые люди. Утрата способности принимать решения — один из наиболее типичных признаков ранней деменции. Повреждение других частей мозга обычно не затрагивает эти процессы.

Коротко говоря, истинностные решения имеют дело с «нахождением истины», а адаптивные, субъективные решения имеют дело с выбором того, «что лучше для меня». Большинство «управляющих лидерских решений» касаются приоритетов, принимаются в неопределённой среде и по своей природе являются, скорее, адаптивными решениями, чем решениями истинностными. Когнитивные процессы, включённые в разрешение неопределённых ситуаций через установление приоритетов, отличны от процессов, участвующих в разрешении строго детерминистических ситуаций. Любопытно, что когнитивная неопределённость и принятие решений, базирующееся на приоритетах, почти полностью игнорируются в когнитивной нейропсихологии. Из этого не следует, что их игнорировали другие области психологии. Проективные тесты, такие как пятна Роршаха, всегда занимали достойное место в психодинамической традиции. Но когнитивная наука в своих поисках точности и измеримости отказалась от таких процедур как чересчур расплывчатых, чересчур субъективных. Однако отсутствие удовлетворительных научных методов не меняет того факта, что базирующееся на приоритетах адаптивное принятие решений в неопределённых ситуациях играет центральную роль в нашей жизни, и что лобные доли особенно важны для такого принятия решений. Так что, вместо того чтобы отбрасывать проблему как «нестоящую», необходимо найти подходящие научные методы.

Рис. 6.3. Тест Когнитивной Склонности (CBT). В неопределённой версии CBT испытуемого просят посмотреть на верхнюю фигуру и затем выбрать одну из нижних фигур, которая ему или ей нравится больше всего. В истинностных версиях CBT испытуемого просят посмотреть на верхнюю фигуру и затем выбрать одну из нижних фигур, наиболее похожую на неё (или наиболее отличную от нее). Испытуемому остается неизвестным, что одна из двух нижних фигур-мишеней всегда более похожа на цель, чем другая. (По: Goldberg E. et al. Cognitive Bias, Functional Cortical Geometry, and the Frontal Lobes: Laterality, Sex, and Handedness // Journal of Cognitive Neuroscience. 1994. Vol. 6, № 3. P. 276-296.)

 

Вместе с моим бывшим аспирантом Кеном Поделом я попытался восполнить этот пробел с помощью простого эксперимента, используя оригинальную процедуру, называемую Тест Когнитивной Склонности (Cognitive Bias Task — CBT)12. Испытуемый видел геометрическую фигуру (цель), а затем появлялись две другие геометрические фигуры (выборы), и испытуемого просили «посмотреть на цель и выбрать ту фигуру из двух, которая вам больше нравится». (Образец CBT показан на рисунке 6.3.) Мы ясно давали испытуемому понять, что нет правильных или неправильных ответов, и что выбор абсолютно произволен. Эксперимент состоял из большого числа таких ситуаций выбора, никакие два из которых не были полностью идентичными.

Итак, испытуемым предлагалось делать то, что им нравится. В действительности же фигуры были подобраны таким образом, что испытуемые имели две возможности: основываться либо на свойствах фигуры-цели (которые менялись от одного испытания к другому), либо на некотором устойчивом предпочтении, не относящемся к цели (например, любимый цвет или форма). Несмотря на расплывчатую природу нашего эксперимента, ответы испытуемых могли быть чётко квантифицированы и были в высокой степени повторяемыми. Наша «когнитивная проективная» парадигма оказалась весьма информативной, и мы будем возвращаться к ней в различных частях этой книги.

Мы провели наши эксперименты со здоровыми испытуемыми и с пациентами, страдавшими различными типами повреждений мозга. Повреждение лобных долей драматически изменяло природу ответов. Повреждение других частей мозга имело незначительный эффект или вовсе не имело никакого. Мы повторили эксперимент, но теперь лишили задачу неопределённости двумя различными способами. Вместо того, чтобы инструктировать испытуемого «выбрать фигуру, которая вам больше нравится», мы просили «выбрать больше похожую на цель», а потом «выбрать наиболее отличающуюся от цели». В условиях, лишённых неопределённости, эффекты повреждений лобных долей исчезали и испытуемые с повреждениями мозга могли выполнять задачу столь же хорошо, как здоровые испытуемые из контрольной группы (см. рис. 6.4).