Умный и сознающий. 4 миллиарда лет эволюции мозга - Джозеф Леду

Ученые больше не считают, что семантическая память просто хранится в околоносовой области и области парагиппокампа медиальной височной доли, и этот факт еще сильнее подчеркивает отношения восприятия и памяти. Семантические воспоминания также хранятся в отдельных зонах неокортекса, в особенности мультимодальные семантические воспоминания, которые можно считать концептуальными. Как и медиальная височная доля, эти области обработки мультимодальной концептуальной информации тесно взаимосвязаны с одномодальными сенсорными областями.

Мы можем понять, что знакомый нам предмет является яблоком, по его виду и вкусу или даже по запаху, либо по ощущению, которое появляется, когда мы держим его в руке, потому что в нашем мозге хранится широкое понятие «яблоко». Такие понятия формируются посредством накопления опыта взаимодействия с яблоками через разные сенсорные модальности и слияние отдельных черт, обработанных сенсорными модальностями в зонах конвергенции, в которые поступает информация из разных одномодальных областей, особенно тех поздних вторичных сенсорных областей, которые внутри определенной модальности объединяют различные одномодальные черты. К числу основных зон конвергенции относятся области, окружающие верхнюю височную борозду, височно-теменно́й узел и полюс височной доли (рисунок 48.5). Эти зоны формируют абстрактные концептуальные воспоминания, включая аспекты схемы, и обеспечивают наличие мультимодальных концептуальных представлений, которые расширяют и дополняют обработку информации одномодальными областями. Особый интерес представляет полюс височной доли, поскольку он состоит из концептуального порта, собирающего информацию с других мультимодальных областей. Другой важной мультимодальной областью является префронтальная кора, речь о которой пойдет в следующих двух главах.

Рисунок 48.5. Зоны мультимодальной конвергенции коры головного мозга

Язык тоже задействует мультимодальные области (обычно те, которые находятся в левом полушарии). Чаще всего с языком связывают две области – область Вренике, расположенную в височно-теменном узле, и область Брока во фронтальной доле. Повреждение этих областей приводит к афатическим нарушениям, при которых страдают восприятие и (или) образование речи. Эти области необходимы для общения, однако использование речи в ходе концептуальной обработки информации и формирования реляционных рассуждений также зависит от функций оперативной памяти префронтальной коры.

Префронтальную кору традиционно считают местом, где расположен центр управления сознанием. Без сомнения, так оно и есть, но нельзя считать, что у префронтальной коры нет никаких других функций. Как мы увидим в дальнейшем, работа префронтальных зон тесно связана с областями в задней части коры головного мозга. Таким образом, в целях делиберативного мышления задние перцептивные, мнемонические и концептуальные контуры не только связаны между собой, но и самым тесным образом объединены с префронтальными областями.

Глава 49

Когнитивная коалиция

Префронтальная кора представляет собой высший уровень обработки информации корой головного мозга и является центром мультимодальной интеграции. Самые разные одно– и мультимодальные области участвуют в обработке перцептивной информации, а также в памяти, абстрактном мышлении и языке. Все они связаны с префронтальной корой, которая является главным местом конвергенции информации в мозге – зоной сверхконвергенции (рисунок 49.1). Как уже отмечалось, эту область традиционно считают центром управления оперативной памятью, или делиберативного мышления. Поскольку информация в префронтальную кору поступает из расположенных сзади одно– и мультимодальных зон, ее функции сводятся к контролю над поведением на основе специфической сенсорной информации, сохраненных воспоминаний или концептуальных представлений высокого уровня абстракции. Посылая сигналы обратно в эти одно– и мультимодальные области, префронтальные контуры контролируют обрабатываемую ими информацию.

Рисунок 49.1. Модель конвергенции «сверху вниз» и управления обработкой сенсорной информации «снизу вверх»

Традиционно считалось, что и организующая, и временная функции поддержания информации оперативной памяти обеспечиваются префронтальной корой (рисунок 49.2). Сейчас же ученые полагают, что за поддержание информации в активном состоянии отвечают области, находящиеся вне префронтальной коры, но контролируемые расположенными выше исполнительными контурами префронтальной коры (и возможно, других зон – таких, как теменная кора). На основании такого предположения Брэдли Постл, Марк Дэспозито и Клэй Кёртис высказали мысль о том, что функции поддержания информации оперативной памяти возникают из коалиции способностей, распределенных по теменной и префронтальной зонам коры головного мозга, участвующим в обработке сенсорной, пространственной и двигательной информации, а также в работе памяти и языка (рисунок 49.3). Таким образом, исполнительный контроль управляет процессом создания временных одно– и мультимодальных представлений и поддерживает их в активном состоянии, для того чтобы с их помощью можно было контролировать мышление, рассуждение и поведение. С этой целью посредством префронтального исполнительного контроля привлекаются различные подклассы контуров; проблема решается индивидуально в зависимости от насущной задачи.

Рисунок 49.2. Традиционное представление об оперативной памяти в префронтальной коре

Рисунок 49.3. Гипотеза о коалиции оперативной памяти

Таким образом, хотя бо́льшая часть временного поддержания актуальности информации приходится на теменные области, а не на префронтальную кору в ее схематичном виде, определенную роль в этом процессе префронтальная кора все же играет. Эрл Миллер и Джонатан Коэн, например, предположили, что префронтальная кора поддерживает в активном состоянии представления о целях и использует их, чтобы управлять обработкой информации в теменны́х областях. Согласно объяснению Дэспозито и Постла, когда вы ищете подругу в толпе, представление этой цели в префронтальной коре влияет на обработку информации в зрительной коре. Вы ищете свойственные вашей подруге черты (длинные светлые волосы), отбрасывая несвойственные ей (короткие темные волосы).

Отношение восходящей обработки к нисходящему управлению можно проиллюстрировать при помощи схемы распознавания идентичности зрительного объекта, такого как яблоко. Посредством соединения специфических контуров в первичной визуальной коре информация о форме и цвете начинает накапливаться во вторичных областях, где простые представления соединяются и формируют все более сложные представления на поздних этапах в височной доле, включая медиальную теменную долю. Такое объединение сенсорных представлений с памятью по мере развертывания последовательности обработки информации позволяет распознавать предмет как яблоко.

Скорость протекания восходящего процесса невелика, поэтому его заменяет другой процесс, побыстрее, который предполагает использование исполнительных функций префронтальной коры. Вторичные визуальные области, например, соединены с префронтальной корой, которая имеет обратную связь с этими областями. Такие петли позволяют исполнительному нисходящему вниманию временно поддерживать в активном состоянии избранные представления во вторичной зрительной коре, пока объект выстраивается посредством восходящей обработки информации. Таким образом, восходящей обработке информации способствует сужение фокуса обработки, но в дополнение к этому информация в префронтальную кору поступает и из мультимодальных областей, хранящих концептуальные представления, которые могут быть использованы для предвидения того, чем предмет, скорее всего, является. В результате во вторичных областях построение паттерна проходит быстрее, чем при одной только восходящей обработке. В некоторых случаях такая нисходящая обработка информации бывает просто необходима. Чаран Рангант предлагает такой пример: стакан яблочного сока и