Ученые выяснили принцип работы мозга в процессе мышления

Группа нейробиологов из Дартмутского колледжа (США) выяснила то, какие именно участки коры головного мозга активируются при решении задач, требующих активного участия воображения. У добровольцев, которых просили мысленно сложить из нескольких частей сложную фигуру, активно работало сразу несколько зон лобной и теменной коры. Подробности исследования, проведенного при помощи магнитно-резонансного томографа, приводятся в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследователи поставили перед собой цель выяснить то, каковы те специфические участки мозга, которые позволяют людям совершать операции с воображаемыми образами. Для этого они показывали 16 добровольцам (10 мужчин и 6 женщин в возрасте от 19 до 30 лет) наборы абстрактных фигур, которые требовалось либо запомнить и потом узнать среди нескольких аналогов, либо собрать из меньших частей, либо, напротив, разобрать на составляющие. Все эти задания испытуемые выполняли сидя внутри магнитно-резонансного томографа, который регистрировал поглощение кислорода в кровеносных сосудах мозга: это поглощение усиливается при активной работе нейронов и потому позволяет ученым сделать выводы об активности тех или иных участков коры больших полушарий.

Простое задание по запоминанию фигуры c последующим ее опознанием использовалось в качестве контрольного. Анализ собранного материала позволил сделать вывод о том, что активные манипуляции с образами геометрических фигур требуют участия 11 разных участков коры вместе с подкорковыми структурами. Специфическая активность мозга была максимальна в области зрительной коры, в задней теменной области коры (одна из ассоциативных зон), дорсолатеральная префронтальная кора и предклинье, участок в задней части теменной коры.

Эти данные свидетельствуют о том, что мозг при операциях над воображаемыми объектами задействует те же участки, которые связаны с восприятием реальных визуальных стимулов. В своей статье ученые подчеркивают, что такая трактовка результатов опытов хорошо согласуется с прошлыми наблюдениями других коллективов и подтверждает гипотезу, которая была сформирована еще до начала работы. Исследователи предполагали, что обнаружат активность сразу в нескольких зонах, распределенных по затылочной (где находится зрительная кора), теменной (ассоциативные центры) и лобной (высшие когнитивные функции) долям коры. Нейробиологи также пишут про то, что ранее активность многих этих зон в схожих задачах была продемонстрирована другими учеными, но до сегодняшнего дня эти данные не сопоставлялись в рамках одного опыта с контрольной задачей, решение которой не требует привлечения воображения в той же степени, в которой его требует складывание или разбор на части сложных фигур.

Используемая авторами методика не позволила выявить разницу между заданиями по сборке и разборке составных фигур, поэтому сами исследователи не говорят об установлении однозначного соответствия между активностью мозга и решением какой-либо задачи. По их словам, основным итогом опытов стало то, что была доказана важность согласования разных нейрональных сетей для работы воображения, а не то, что ученые научились по активности мозга определять то, чем занят человек в данный момент времени.

Применение магнитно-резонансных томографов (МРТ), способных отслеживать изменения в работе мозга, привело к революции в нейробиологических исследованиях. Несмотря на сравнительную дороговизну оборудования, сочетание безопасности для испытуемых (МРТ не требует ионизирующего облучения) с высокой разрешающей способностью и возможностью вести длительные наблюдения привело к тому, что МРТ стали применяться в большинстве исследований. Наиболее популярной альтернативой МРТ является электроэнцефалография (регистрация электрической активности при помощи электродов на поверхности кожи головы), а вот позитрон-эмиссионная томография в настоящее время для научных целей применяется крайне редко: этот метод требует введения в кровь радиоактивной метки и в силу этого сопряжен с рисками и большей стоимостью при сопоставимой или даже меньшей информативности.