Интеллектуально развитый мозг думает медленнее, чем среднестатистический
При персонализированном моделировании мозга 650 участников, исследователи из Берлинского университета Шарите и Университета Помпеу Фабра, Барселона показали, что мозгу необходима хорошая синхронизация различных областей, чтобы избежать «поспешных выводов». Необходимо подождать, пока иерархически более высокие области мозга завершат свои этапы обработки, необходимые для решения проблемы.
В человеческом мозге насчитывается около 100 миллиардов нейронов. Каждый из них связан с примерно 1 000 соседних или удаленных нейронов. Эта сеть является ключом к возможностям мозга, но именно из-за нее так трудно понять, как он работает.
Персонализированные модели мозга
Для моделирования механизмов работы человеческого мозга профессор Петра Риттер и ее команда используют цифровые данные сканирования мозга, например, магнитно-резонансной томографии (МРТ) и математические модели, основанные на теоретических знаниях о биологических процессах. Сначала создается «общая» модель человеческого мозга. Затем ученые уточняют эту модель, используя данные отдельных людей, создавая таким образом «персонализированные модели мозга».
Для исследования ученые работали с данными 650 участников проекта Human Connectome Project. Ученые знали, как участники справлялись с обширными когнитивными тестами и каковы были их показатели IQ. «Именно правильный баланс возбуждения и торможения нейронов влияет на принятие решений и более или менее позволяет человеку решать проблемы», — объясняет Риттер.
Искусственные мозги ведут себя подобно биологическим аналогам
«Мы можем воспроизводить активность конкретного персонифицированного мозга достаточно точно», — говорит Риттер. — «В процессе работы мы выяснили, что эти "цифровые" мозги ведут себя примерно так же, как их биологические аналоги. Наши виртуальные аватары соответствуют интеллектуальной производительности и времени реакции своих биологических аналогов».
«"Медленные" мозги как людей, так и моделей лучше синхронизированы. Это позволяет нейронным цепям в лобной доле задерживать принятие решений дольше, чем мозгу, который менее скоординирован. Модели показали, что снижение координации ведет к тому, что вся информация, необходимая для принятия решения, не успевает загружаться в рабочую память», — говорит Риттер.
Принятие оптимального решения требует времени
Участников попросили определить какому логическому правилу подчиняется серия узоров. С каждым заданием эти правила становились все сложнее и сложнее для расшифровки. В повседневной жизни легкая задача заключается в быстром торможении на красный свет, в то время как трудная задача требует методичной проработки оптимального маршрута на дорожной карте.
«Синхронизация, то есть формирование функциональных сетей в мозге, изменяет свойства рабочей памяти и, таким образом, способность "выдерживать" длительные периоды без принятия решения», — объясняет Майкл Ширнер, ведущий автор исследования. - «В более сложных задачах вам приходится хранить уже обработанный прогресс в рабочей памяти, пока вы изучаете другие варианты решения, а затем интегрируете их друг с другом. Такой сбор доказательств в пользу того или иного решения занимает больше времени, но он приводит к лучшим результатам».
Выводы интересны для планирования лечения
Основная задача ученых заключается в оказании помощи пациентам, страдающим от нейродегенеративных заболеваний, таких как деменция и болезнь Паркинсона.
«Технология моделирования, использованная в нашем исследовании, достигла значительных успехов и может быть использована для улучшения персонализированного цифрового планирования хирургических и лекарственных вмешательств и терапевтической стимуляции мозга. Врач уже может использовать компьютерное моделирование для оценки того, какое вмешательство или лекарство лучше всего подойдет конкретному пациенту и будет иметь наименьшие побочные эффекты», — говорит Петра Риттер.
Умные люди думают быстрее? Оказывается, не всегда. Участники с более высокими показателями интеллекта быстрее справлялись с простыми задачами, а на решение сложных проблем у них уходило больше времени, чем у испытуемых с более низкими показателями IQ. Почему?