Воображение связано с более глубокими нейронными сетями мозга, чем считалось

Фото из открытых источников

Исследователи обнаружили, что воображение в наибольшей степени опирается на системы головного мозга высшего уровня, которые организуют смысл, а не только на ранние сенсорные области. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.

Полученные данные позволяют переосмыслить воображение как процесс, формирующий целостные внутренние переживания, а не просто воспроизводящий фрагменты зрительных или слуховых образов.

В ходе более чем 60 часов детального сканирования мозга было установлено, что воображение неизменно связано с областями, которые обрабатывают сцены, язык и события как единое целое.

Составляя карту этих закономерностей, Родриго Брага из Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета показал, что воображаемые переживания пересекаются с восприятием после того, как исходные ощущения уже были преобразованы в смысл.

Это совпадение наблюдалось в одних и тех же ассоциативных областях независимо от того, представляли ли участники сцены или внутреннюю речь, что указывает на общую стадию обработки информации.

Ранние сенсорные области по-прежнему вносили свой вклад, но их ограниченная роль указывала на более широкую систему, которая формирует опыт, прежде чем он будет использован для планирования или понимания.

В течение многих лет многие ученые рассматривали мысленные образы как восстановление сенсорных функций, то есть идею о том, что мозг повторно активирует сенсорные области без внешнего воздействия.

Более ранние эксперименты уже показали, что воображаемые лица и места могут задействовать те же зрительные области, что и реальные. Однако природные пейзажи и внутренний диалог требуют от разума больше усилий, поскольку они одновременно несут в себе контекст, повествование и ожидания.

«Наше исследование не опровергает теорию сенсорного восстановления, но оно указывает на необходимость ее уточнения», — сказал Брага.

Когда добровольцы представляли себе замок на холме или вечеринку по случаю дня рождения, при создании сцен они опирались на широкую внутреннюю систему.

Более ранние работы связывали сеть пассивного режима работы мозга — набор областей, активных во время мыслей, направленных внутрь, — с воспоминаниями и планами на будущее.

В ходе сканирования, проведенного Брагой, эта нейронная сеть координировалась с гиппокампом, ключевой структурой памяти, когда воображаемые сцены объединяли место, время и детали. Эта модель соответствовала идее о том, что богатое воображение опирается на накопленный опыт, а затем перестраивает его во что-то полезное, а не просто в отголосок.

Внутренний диалог протекал по иным схемам, чем повествование, даже когда оба вида воображения казались яркими и детальными.

В недавней статье было показано, что языковая сеть, распределенная система для речи и чтения, реагирует на слуховые и визуальные сигналы.

«Когда вы просите кого-нибудь представить звуки детского дня рождения, он не просто слышит их — он также автоматически представляет себе эту сцену», — сказал Брага.

Такое сочетание внутренних звуков и звуков окружающей обстановки помогает объяснить, почему воображаемые разговоры воспринимаются как события, а не как обрывки аудиозаписей.

После выхода из сканера участники описывали свои ощущения, что позволило исследователям установить прямую связь между чувствами и мозговой активностью. Повышенная активность в этих ассоциативных областях возрастала по мере увеличения яркости описываемых образов, поэтому более сильные образы и более четкие внутренние звуки оставляли более сильный след.

Восемь человек вернулись на восемь отдельных занятий, что представляло собой сложную программу, позволившую четко выделить индивидуальные особенности каждого участника. Это имело значение, потому что воображение меняется от момента к моменту, и усреднение всех впечатлений может исказить то, что мы чувствуем.

В традиционных исследованиях мозга часто происходит размывание границ между соседними нейронными сетями, особенно когда усредняются данные многих людей и объединяются в одну общую карту.

Работая по одному человеку за раз, команда использовала высокоточную функциональную МРТ — сканирование, отслеживающее активность кровотока. Такой подход позволил выявить границы между соседними системами, которые на более старых картах, усредненных по группам, могут сливаться в один размытый узор.

Более четкое представление помогает объяснить, почему более ранние исследования указывали на сенсорную кору, но при этом упускали из виду то место, где сосредоточена основная часть богатого воображения.

Помимо этого эксперимента, те же самые высокоуровневые регионы привлекли внимание, потому что они значительно расширились в процессе эволюции человека.

Анализ 2019 года показал, что у людей когнитивные сети высшего порядка развиваются шире, чем первичные сенсорные сети, по сравнению с шимпанзе.

«Эти ассоциативные зоны представляют особый интерес, поскольку в человеческом мозге они значительно расширены по сравнению с мозгом наших близких эволюционных предков», — сказал Брага.

Эта связь не доказывает, что расширение было вызвано воображением, но она подтверждает тезис о том, что эти сети поддерживают человеческое мышление. 

Рассмотрение воображения как процесса, богатого смыслом, меняет подход ученых к изучению причин сбоев во внутреннем опыте. Такой подход может иметь значение для будущих исследований расстройств, при которых внутренние события смешиваются с внешними.

В этой модели память, планирование и внутренний диалог также тесно взаимосвязаны, поскольку одни и те же сети помогают формировать все три компонента.

Тем не менее, исследование не содержало утверждений о наличии заболеваний и охватывало только здоровых добровольцев, выполнявших тщательно контролируемые задания. В этом описании воображение начинается там, где мозг организует смысл, связывая зрительные образы, звуки, язык и память в полезное внутреннее событие.

В дальнейших исследованиях можно будет проверить, следуют ли другие формы мысленных образов, от музыки до страха, тому же пути или же ответвляются в другом направлении.