Мозг учится не мешать сам себе: ученые выяснили, как практика помогает справляться с несколькими задачами
Исследователи из Городского университета Гонконга и Китайского университета Гонконга выяснили, как мозг адаптируется к многозадачности. Эксперименты на мышах показали: сначала разные задачи мешают друг другу, но с практикой мозг перераспределяет нейронные ресурсы и уменьшает эти помехи. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.
Почему мозгу сложно выполнять несколько задач одновременно
Когда человек пытается делать несколько дел одновременно, мозгу приходится обрабатывать разные потоки информации и одновременно управлять несколькими действиями. Исследователи обнаружили, что на начальном этапе выполнения таких задач разные группы нервных клеток конкурируют за одни и те же ресурсы. Из-за этого возникает так называемая интерференция — помехи между задачами, которые затрудняют их одновременное выполнение.
Как показало исследование, это состояние может меняться благодаря практике. Мозг способен перестраивать работу нейронных сетей таким образом, чтобы разные задачи меньше мешали друг другу.
Как мозг адаптируется к многозадачности
Ученые из Городского университета Гонконга и Китайского университета Гонконга наблюдали за работой вторичной моторной коры головного мозга мышей — этот участок отвечает за управление поведением и действиями.
Животные выполняли двойную задачу, а ученые одновременно отслеживали активность нервных клеток. В начале эксперимента исследователи наблюдали выраженные помехи: разные нейронные популяции конкурировали между собой при выполнении двух действий. По мере тренировки ситуация менялась: кора мозга начинала активнее задействовать специализированные нейроны, а представления о разных задачах становились более разделенными. Благодаря этому уровень помех снижался, а эффективность выполнения двух задач повышалась.
Один из авторов исследования сравнил этот процесс с городским движением:
«Представьте мозг как шумный город. Когда вы пытаетесь делать две вещи одновременно, это как будто весь транспорт пытается протиснуться на одни и те же несколько дорог, вызывая пробки. Наше исследование показало, что с практикой мозг строит новые, выделенные магистрали для каждой задачи, позволяя транспорту двигаться плавно и эффективно. Эта способность к «нейронному строительству дорог» является ключом к тому, как мозг осваивает сложные многозадачные операции, переходя от хаоса к скоординированной эффективности».
Что показали эксперименты с нейронными сетями
Чтобы понять, действительно ли обнаруженный механизм помогает мозгу справляться с несколькими задачами, ученые проверили свои выводы с помощью компьютерных моделей, имитирующих работу нервной системы.
Моделирование показало похожий результат: когда информация о разных задачах обрабатывается раздельно, системе легче выполнять их одновременно. При такой организации она также быстрее учится справляться с двумя задачами сразу. По мнению ученых, это помогает лучше понять нейропластичность — способность мозга менять свою работу под влиянием опыта и тренировок.
Что это может значить для человека
Исследование дает представление о том, почему способность справляться с несколькими задачами может улучшаться по мере практики. Мозг способен адаптировать распределение нейронных ресурсов и уменьшать конкуренцию между разными задачами. При этом эксперимент проводили на мышах, поэтому полученные результаты еще рано напрямую переносить на человека. Исследование показывает механизм работы мозга и может стать хорошей основой для изучения этих процессов у людей.
Ученые считают, что дальнейшее понимание этих механизмов может помочь в разработке более эффективных подходов к обучению и реабилитации при неврологических заболеваниях. Они планируют продолжить изучение того, как мозг динамически перестраивает свою работу при выполнении сложных задач.