Как ваш мозг создает моменты «ага» и почему они запоминаются

Внезапное озарение — это продукт работы мозга. Нейробиологи отслеживают нейронную активность, лежащую в основе «ага», и то, как она может улучшить память. Комментарий Сохранить статью Прочитать позже

Введение

Вот три слова: сосна, краб, соус. Есть четвёртое слово, которое в сочетании с остальными создаёт ещё одно общее слово. Что это?

Когда ответ наконец придёт к вам, он, скорее всего, покажется мгновенным. Вы даже можете воскликнуть: «Ага!». Такое внезапное озарение называется озарением, и недавно исследовательская группа выяснила, как мозг его генерирует, что объясняет, почему содержательные идеи, как правило, задерживаются в нашей памяти.

Макси Беккер, когнитивный нейробиолог из Университета Дьюка, впервые заинтересовалась идеей инсайта после прочтения в 1962 году знаковой книги историка и философа науки Томаса Куна «Структура научных революций». «Он описывает, насколько сильны некоторые идеи, что они могут полностью изменить образ мышления целой области», — сказала она. «Это заставило меня задуматься: как мозгу приходят в голову подобные идеи? Как одна мысль может изменить наше восприятие мира?»

Подобные моменты озарения вписаны в историю. По словам римского архитектора и инженера Витрувия, в III веке до н. э. греческий математик Архимед внезапно воскликнул: «Эврика!», когда, скользнув в ванну, увидел, что уровень воды поднялся на величину, равную объёму его тела (хотя эта история может быть апокрифом). В XVII веке, согласно преданиям, сэр Исаак Ньютон совершил прорыв в понимании гравитации после того, как ему на голову упало яблоко. В начале XX века Эйнштейн внезапно осознал, что «если человек падает свободно, он не чувствует своего веса», что привело его к теории относительности, как он позже описал в одной из лекций.

Озарения свойственны не только гениям: мы постоянно сталкиваемся с этими когнитивными переживаниями, разгадывая головоломки или сталкиваясь с социальными или интеллектуальными проблемами. Они отличаются от аналитического решения задач, например, от процесса решения формульной алгебры, когда вы приходите к решению медленно и постепенно, как будто вам становится теплее. Напротив, озарения часто следуют за периодами замешательства. Вы никогда не чувствуете, что вам становится теплее; скорее, вы переходите от холода к теплу, казалось бы, в одно мгновение. Или, как писал в 1940-х годах нейропсихолог Дональд Хебб, известный своими работами по созданию нейробиологических моделей обучения, иногда «обучение происходит одномоментно, по принципу «все или ничего».

Резкое когнитивное изменение в восприятии информации называется репрезентативным изменением. Хотя исследователи и выявили внезапные изменения в понимании на основе поведения испытуемых, им не удалось точно определить, как мозг поддерживает репрезентативные изменения.

Джон Куниос, когнитивный нейробиолог из Университета Дрекселя и соавтор книги «Фактор Эврики: моменты озарения, творческое озарение и мозг», утверждает, что в моменты озарения обычно происходит изменение репрезентации. «Вопрос в том, как это происходит?»

Познавательная деятельность

Работая в Берлинском университете имени Гумбольдта, Беккер поставила перед собой задачу раскрыть этот нейронный признак проницательности. Учитывая, что практически невозможно создать в лабораторных условиях прозрения, способные изменить жизнь и деятельность человека, её команде нужно было найти простую задачу, которая могла бы вызвать внезапное чувство понимания, а не постепенное нахождение решения.

Они обратились к абстрактным чёрно-белым изображениям, называемым «изображениями Муни», которые создаются путём максимального увеличения контрастности фотографии до такой степени, что объекты — например, собака или кофейная кружка — поначалу кажутся неузнаваемыми. Эти изображения представляют собой сложную задачу для человеческого мозга, который обычно распознаёт объекты, соединяя их отдельные части. Но если дать достаточно времени, даже несколько секунд, мозг может перестроить контуры, чтобы распознать изображённый объект, и вызвать озарение — чувство «ага», изменение представления.

Нажмите, чтобы раскрыть

Нажмите, чтобы раскрыть

В течение двух дней Беккер предлагал участникам исследования лежать в аппарате функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), который регистрирует кровоток в мозге как показатель нейронной активности, и просматривать серию из 120 изображений Муни. После 10 секунд просмотра одного изображения участник должен был указать, узнал ли он изображённый объект. Если да, то он должен был ответить на ряд вопросов о внезапности, положительных эмоциях и уверенности, связанных с этим опытом — трёх показателях, которые связывают с моментами озарения.

Затем Беккер и её команда использовали нейронные сети для анализа данных фМРТ, стремясь выявить закономерности в активности мозга, наблюдавшиеся у участников при правильном распознавании изображений Муни. Они наблюдали, что, когда участник замечал спрятанный объект, активность мозга возрастала в вентральной затылочно-височной коре (VOTC) – области, отвечающей за распознавание визуальных образов в окружающей среде; в миндалевидном теле, которое обрабатывает как положительные, так и отрицательные эмоции; и в гиппокампе – глубинной структуре мозга, участвующей в обработке воспоминаний. Эта активность была выше для впечатлений, которые оценивались как более определённые и эмоционально позитивные, то есть, более содержательные.

По словам Беккера, гиппокамп иногда называют «детектором несоответствий» мозга, поскольку он реагирует, когда входная информация не соответствует ожиданиям. В этом случае понимание позволяет ранее бессмысленному изображению обрести смысл, вопреки прогнозам мозга.

Эти области — гиппокамп, миндалевидное тело и VOTC — образуют «вероятную сеть областей мозга», ответственных за изменение репрезентации, сказал Куниос, не принимавший участия в исследовании. Эти результаты наконец «связывают психологическую теорию с нейронными механизмами», — отметил Юхуа Юй, постдокторант в области нейронауки из Университета Аризоны, также не принимавший участия в исследовании.

Беккер и её команда, вероятно, обнаружили изменения в репрезентации в VOTC из-за визуальной природы стимулов. Если бы они выбрали другой тип стимула, например, слова, изменения, вероятно, проявились бы в областях мозга, отвечающих за обработку языка.

После того как команда выяснила, какие области мозга отвечают за понимание, они решили проверить, могут ли эти области работать вместе, создавая долговременную память.

Улучшение памяти

С тех пор, как учёные начали изучать инсайт, они подозревали, что такой опыт может улучшать память. В своей книге 1949 года «Организация поведения» Хебб писал: «Чем бы ни было инсайт, теперь мы знаем, что он постоянно влияет на обучение взрослого млекопитающего». Инсайт не только ощущается как нечто значимое или важное в данный момент, но и помогает нам сохранять новую информацию в памяти.

Это улучшение памяти, получившее название «преимущество инсайт-памяти», с тех пор изучалось при решении многих задач, включая разгадывание фокусов и головоломок. «Когда у вас есть инсайт, вы, как правило, лучше запоминаете решение», — сказала Беккер, по сравнению с тем, когда вы решаете задачу более постепенно. Она хотела понять, почему.

Нажмите, чтобы раскрыть

Нажмите, чтобы раскрыть

Через несколько дней после первого эксперимента команда проверила память участников, предложив им посмотреть больше изображений Муни онлайн, включая те, которые они видели ранее. Участники лучше запоминали изображения, которые они высоко оценили по трём аспектам инсайта. Это свидетельствовало о реальном преимуществе инсайта в запоминании, но команда хотела понять, что происходит «под капотом». Могла ли активность мозга во время инсайта предсказать улучшение памяти через пять дней?

Исследователи обнаружили, что чем сильнее повышалась активность как в VOTC, так и в гиппокампе во время первоначального восприятия, тем лучше участники запоминали изображения Муни. По словам Беккера, значительное изменение активности мозга, вероятно, делает опыт более значимым, а значимые события, как известно, лучше кодируют долгосрочные воспоминания.

Хотя озарение создаёт более прочные воспоминания об идее, это не означает, что идея верна. Предыдущие исследования показали, что чем быстрее, определённее и приятнее ощущается решение, тем выше вероятность его верности, но ложные озарения могут существовать и существуют. В исследовании Беккера участники ошибочно опознали персонажей более чем на половине изображений Муни, которые они видели. Из этих ошибочных попыток (которые исследователи исключили из анализа) участники сообщили о переживании озарения в 40% случаев. Для сравнения, правильные попытки сопровождались чувством озарения в 65% случаев.

Подобные исследования инсайтов в лабораторных условиях позволят исследователям изучить, как они функционируют в реальном мире. Как только мы разложим инсайты на «очень простые задачи, которые мы уже хорошо понимаем», сказал Беккер, мы сможем «перейти к более сложным, по-настоящему творческим задачам».

Взгляд в будущее

Юй, которая сама себя считает нетворческой личностью, особенно восхищается ролью озарения в творческом процессе. Творчество «подобно магической силе», — сказала она. «По-настоящему масштабная творческая идея [часто] ассоциируется с озарением, потому что творческая идея — это своего рода скачок в вашем когнитивном мире, а скачок часто вызывает озарение или чувство «ага!»».

Однако Юй обнаружила, что роль инсайта в творчестве может зависеть от типа решаемой человеком задачи. В недавнем исследовании она попросила участников придумать метафоры для научных понятий и спросила, использовали ли они при этом инсайт. Она обнаружила, что метафоры, созданные с помощью инсайта, не были более и менее креативными, чем метафоры, созданные с помощью аналитического мышления, и участники с большей вероятностью запоминали научные концепции, лежащие в основе последних.

Беккер предположил, что это может быть связано с тем, что, в отличие от задачи увидеть скрытый объект на картинке Муни, создание метафоры, как правило, опирается на более медленное когнитивное решение задач, а не на внезапные моменты озарения. Следовательно, эффект озарения, вероятно, зависит от контекста.

Далее Юй хочет исследовать инсайт в других контекстах. «Большинство исследований инсайта направлены на изучение инсайта в контексте решения проблем и в лабораторных условиях», — сказала Юй. Она надеется, что исследователи начнут изучать инсайт во многих других областях, например, в психотерапии, медитации и даже в психоделических опытах».

Помимо лучшего понимания того, как обучается человеческий мозг, эти результаты могут найти применение в школьной практике. Куниос считает, что применение стратегий, стимулирующих понимание, в преподавании может привести к улучшению результатов обучения учащихся. Понимание, по-видимому, является мощным и позитивным опытом, который способствует принятию точных решений, уверенности в ответах и формированию прочных воспоминаний.

«Для учителя это очень напряжённая работа, но многие действительно хорошие учителя стараются помочь ученикам самим понять, как что-то работает, и это запечатлеется в их памяти», — сказал Куниос. «Кроме того, это очень мотивирует».

Приятное чувство, когда в голове внезапно рождается ответ. Возможно, вы уже испытывали его с самого первого предложения этой статьи. Возможно, оно даже ударило вас, как яблоко по голове.

Источник: www.quantamagazine.org