Ученые, возможно, обнаружили, как мозг превращается в единую интеллектуальную систему
Новые исследования показывают, что интеллект возникает не в одной области мозга, а благодаря тому, как сети по всему мозгу работают вместе как интегрированная система.
Нейробиологи часто описывают мозг как совокупность специализированных групп. Такие навыки, как внимание, восприятие, память, язык и мышление, связывают с различными сетями, и исследования, как правило, фокусируются на одной сети за раз.
Такой подход привел к значительному прогрессу, но он оставляет большую загадку: повседневный опыт не воспринимается как набор отдельных модулей. В большинстве случаев разум работает как единая скоординированная система, даже когда задача задействует множество различных способностей одновременно.
Исследователи из Университета Нотр-Дам теперь используют нейровизуализацию, чтобы взглянуть на мозг в более целостном свете, задаваясь вопросом, как общая организация мозга поддерживает интеллект. Вместо того чтобы рассматривать сети как изолированные острова, этот подход рассматривает, как они соединяются и взаимодействуют, скорее как транспортная сеть города, чем как отдельная дорога.
«Нейронаука очень успешно объясняет, что делают конкретные нейронные сети, но гораздо менее успешно объясняет, как из их взаимодействия возникает единый, целостный разум», — сказал Арон Барбей, профессор психологии имени Эндрю Дж. Маккенны на кафедре психологии Университета Нотр-Дам.
Как когнитивные связи формируют «общий интеллект»
На протяжении десятилетий психологи замечали закономерность: люди, которые хорошо справляются с задачами в одной области умственного развития, часто преуспевают и в других. Такие разные способности, как внимание, восприятие, память и язык, связаны между собой общей нитью, которую исследователи называют «общим интеллектом». Этот широкий фактор помогает объяснить, как люди учатся, рассуждают и справляются с меняющимися требованиями школы, работы, отношений и здоровья.
Эта же закономерность уже более века намекает на то, что познание на глубинном уровне является единым целым. Недостающим звеном остается объяснение того, почему эти связи вообще возникают, и что именно в мозге заставляет так много разных способностей возникать и исчезать одновременно.
«Проблема интеллекта заключается не в функциональной локализации», — говорит Барби, который также является директором Центра нейровизуализации человека и Лаборатории нейронауки принятия решений в Университете Нотр-Дам. «Современные исследования часто задаются вопросом, где в мозге возникает общий интеллект — в основном, фокусируясь на конкретной сети областей в лобной и теменной коре. Но более фундаментальный вопрос заключается в том, как интеллект возникает из принципов, управляющих глобальной функцией мозга — как распределенные сети взаимодействуют и коллективно обрабатывают информацию».
Барби и его исследовательская группа, включая аспиранта Университета Нотр-Дам и ведущего автора Рамзи Уилкокса, исследовали предсказания объединяющей концепции, называемой теорией сетевой нейронауки. Их исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Communications.
Теория сетевой нейронауки
Общий интеллект сам по себе не является навыком или стратегией, утверждают исследователи. Это закономерность — тенденция к положительной корреляции между различными способностями. В исследовании утверждается, что эта закономерность отражает различия в эффективности организации и взаимодействия мозговых сетей.
Для проверки этого утверждения когнитивные нейробиологи проанализировали данные нейровизуализации и когнитивные данные одного из крупнейших исследований, проведенных на сегодняшний день, в котором приняли участие 831 взрослый участник проекта «Коннектом человека», а также независимая выборка из 145 взрослых участников исследования INSIGHT, финансируемого программой SHARP Управления перспективных исследовательских проектов в области разведки. Исследователи интегрировали показатели как структуры, так и функции мозга, чтобы обеспечить более точную характеристику человеческого мозга.
Вместо того чтобы отождествлять интеллект с конкретной когнитивной функцией или мозговой сетью, теория сетевой нейронауки характеризует его как свойство того, как мозг работает в целом. С этой точки зрения, интеллект отражает то, как мозговые сети координируются и динамически перестраиваются для решения разнообразных проблем, с которыми мы сталкиваемся в жизни.
По словам Барби и Уилкокса, это исследование представляет собой важный сдвиг.
«Мы обнаружили доказательства системной координации в мозге, которая является одновременно устойчивой и адаптивной», — сказал Уилкокс. «Эта координация не осуществляет само познание, но определяет диапазон когнитивных операций, которые может поддерживать система».
«В рамках этой модели мозг рассматривается как сеть, поведение которой ограничено глобальными свойствами, такими как эффективность, гибкость и интеграция», — сказал Уилкокс. «Эти свойства не привязаны к отдельным задачам или сетям мозга, а являются характеристиками системы в целом, формируя каждую когнитивную операцию, не сводясь ни к одной из них».
«Как только вопрос смещается с того, где находится интеллект, на то, как организована система», — отметил Уилкокс, — «эмпирические цели меняются».
