Материал представляет собой перевод статьи, подготовленный в рамках работы студенческого переводческого бюро Тольяттинского государственного университета.

Представьте: вы зашли в знакомый супермаркет и направляетесь в молочный отдел по привычному для вас маршруту. Вы ходили по нему бесчисленное множество раз: после входа в торговый зал нужно сразу повернуть направо, минуя овощи и фрукты, затем долго идти вдоль бесконечных рядов консервов, макарон и прочей бакалеи. Холодильники с молочкой как раз за ними... Вот только вы их не видите. Ах да, вспоминаете вы. Вы же зашли не в свой супермаркет рядом с домом, а в другой, в соседнем районе. С виду они абсолютно одинаковы, но в этом молочный отдел расположен не на привычном для вас месте, а в другом углу магазина. Совсем не там, куда вы забрели. Учёные уже долгое время пытаются выяснить, как мозг запоминает различные локации – особенно те, которые схожи внешне, как, например, два магазина одной сети супермаркетов, – и как ему удаётся (и удаётся ли?) избежать путаницы.

Новое исследование психологов из Аризонского университета предполагает, что почти одинаковые локации воспринимаются мозгом по-особенному – ему они кажутся более непохожими друг на друга, чем локации, которые вообще не имеют между собой ничего общего. В нейробиологии этот эффект известен как «отталкивание».

«До нашего исследования механизм, позволяющий мозгу различать такие локации, был неизвестен», – комментирует ведущий автор исследования Арне Экстром, профессор психологии и глава лаборатории пространственного восприятия Аризонского университета.

Организацией эксперимента занималась Ли Чжэн, аспирантка Экстрома. Результаты опубликованы в британском научном журнале Nature Communications.

Возможно, в будущем находки учёных помогут пролить свет на то, почему такие нарушения, как инсульт или болезнь Альцгеймера, сопровождаются дезориентацией и проблемами с пространственной памятью.

«Есть предположение, что механизм нейронного отталкивания каким-то образом связан со старением, – объясняет Экстром. – Если мы разберёмся в механизмах, которые позволяют функционировать молодому и здоровому мозгу, то, возможно, начнём лучше понимать, что идёт не так при заболеваниях нервной системы и старении».

Три виртуальных города, девять виртуальных магазинов

В эксперименте исследователей принимали участие 27 добровольцев – они смотрели мультфильм, изображавший прогулку по трём виртуальным «городам» и снятый от первого лица. Все три города выглядели почти одинаково: каждый представлял собой круглое зелёное поле с расположенными на нём семью магазинами. Один магазин находился в центре поля, остальные шесть – по краям.

Расположение магазинов во всех трёх городах было одинаковым, но в каждом городе был при этом свой «набор» магазинов, отличающийся от других. Три абсолютно одинаковых магазина можно было найти в одном и том же месте во всех трёх городах; три других магазина можно было найти только в двух городах; кроме того, в каждом городе было по одному уникальному магазину.

Виртуальная прогулка, которую показывали в видеоролике, начиналась с магазина в центре поля, после чего зрители поочерёдно «заглядывали» в каждый магазин в городе. Такая экскурсия проводилась в каждом из трёх городов. После первого просмотра видео участникам дали задание запомнить расположение всех магазинов во всех трёх городах, их местоположение по отношению друг к другу и время, которое требовалось, чтобы дойти от одного магазина до другого. Участники могли пересматривать видео до тех пор, пока не запомнят планировку каждого города.

В конце эксперимента участников ждал опросник по видео: им нужно было назвать, в каких городах расположены те или иные магазины, или оценить дистанцию между ними. По словам исследователей, эта задача оказалась непростой: города были очень похожи.

Участники с результатами от 80 % и выше смотрели видео и отвечали на вопросы повторно, на сей раз – находясь внутри МРТ-сканера в Институте BIO5 Аризонского университета. Сканирование позволяло исследователям наблюдать за активностью мозга испытуемых во время выполнения заданий.

В большинстве случаев характер активности мозга у участников почти не изменялся – опять же, отмечают Чжэн и Экстром, в силу того, что города и расположение магазинов в них были очень похожи.

Но как только участникам попадался вопрос об одинаковых магазинах, которые можно было найти в двух или трёх городах, сканер начинал показывать совершенно иную картину. Судя по всему, мозг участников воспринимал эти одинаковые магазины по-особенному – так, словно они отличались друг от друга сильнее, чем, например, два совершенно разных магазина.

Чжэн и Экстром пришли к выводу, что именно таким образом работает наш мозг, когда ему приходится лавировать между двумя задачами: усвоить новую информацию, но при этом не расходовать свои ограниченные ресурсы на то, чтобы заново открывать для себя и без того знакомые или просто похожие процессы и ощущения.

Экстром поясняет этот эффект на примере посещения ресторана. Некоторые аспекты этого мероприятия остаются неизменными при любых обстоятельствах: мы выбираем столик, делаем заказ, ждём свои блюда. Но романтический ужин и, скажем, ужин с коллегой будут иметь ключевые различия.

«Для мозга это непростая задача: с одной стороны, в нашей повседневной жизни много похожих вещей, и тратить ресурсы на то, чтобы каждый раз с чистого листа изучать почти одинаковые данные, бессмысленно, – поясняет Экстром. – Но иногда нам нужно по какой-то причине эти вещи изучить, и ради этой цели наш мозг начинает рассматривать их как совершенно новую для себя информацию».

Больше открытий, больше вопросов

Помимо прочего, результаты исследования косвенно подтверждают одну из догадок учёных по поводу того, где именно мозг хранит информацию о схожих характеристиках двух разных локаций. Возможно, это префронтальная кора – участок в передней части мозга, который отвечает за такие сложные функции, как, например, планирование и принятие решений.

Другая теория гласит, что эта информация хранится в гиппокампе, части мозга длиной около сантиметра, которая играет важную роль в запоминании и ориентации в пространстве. У людей два гиппокампа, расположенных в левой и правой части мозга в районе ушей.

Чжэн и Экстром планируют использовать свои находки для более углубленного изучения заболеваний нервной системы, таких как инсульт и болезнь Альцгеймера.

Одно из помещений в лаборатории Экстрома будет переоборудовано в зал виртуальной реальности, в котором исследователи создадут виртуальный супермаркет, чтобы изучать, как ориентируются в незнакомом пространстве люди пожилого возраста или те, кто подвержен риску Альцгеймера. Команда Экстрома уже давно использует видеоролики и технологии виртуальной реальности в изучении ориентации в пространстве и пространственной памяти.

Нынешнее же исследование базировалось на методах, которые Чжэн разработала в ходе своих научных изысканий в Китае, ещё до того, как присоединилась к лаборатории Экстрома в 2019 году.

«Когда я самостоятельно работала над этой проблемой, моей главной целью было понять, что именно происходит в мозге, – рассказывает Чжэн. – Здесь у меня появилась отличная возможность изучить и другие аспекты – в частности, когда это происходит и где».

Источник

Переводчик: Алина Ярославцева

Редактор: Александра Москалюк