Нейроинформатика о внимании и памяти

На научной конференции «Нейроинформатика 2019» выступал Яков Борисович Казанович из института математических проблем биологии (https://www.youtube.com/watch?v=yCkmO27BuYk). Он вкратце рассказал об исследованиях колебаний мозга и их компьютерном моделировании. Я попытаюсь своими словами передать суть выступления.

Когда мы смотрим на объекты, мы видим, например, зеленый треугольник, красный квадрат и т.д. Но в мозге информация о цвете обрабатывается в одном участке, о форме – в другом и т.д. Возникает вопрос: как при таком разделении мы понимаем, что зеленый треугольник – это один объект, а красный квадрат – другой? Оказалось, что информация, относящаяся к одному объекту, кодируется синхронными колебаниями. Чем больше коррелируют между собой колебания, тем больше вероятность, что они относятся к одному объекту.

Например, проводился эксперимент с кошкой, которая наблюдала за передвижениями белой полоски на черном экране. При этом измерялись колебания в соответствующих участках мозга. Оказалось, что если белую полоску «разделить» на две части, то корреляция колебаний в этих участках мозга уменьшалась. А если эти две части полоски начинали двигаться в противоположных направлениях, то и вовсе пропадала. Таким образом, асинхронность колебаний означает, что мы наблюдаем разные (мало связанные между собой) объекты.

Моделируя когнитивные функции мозга на осцилляторных нейронных сетях, ученые исследовали функцию внимания. Что такое внимание? Как оно реализуется? Как работает?

Для наглядности был рассмотрен пример реализации зрительного внимания (модель зрительного поиска).


Испытуемым предъявлялись картинки, на которых следовало найти целевой объект: на первой картинке это красный прямоугольник среди прочих зеленых, на второй – красный вертикальный среди красных горизонтальных и зеленых вертикальных. На третьей – цифра 2.

И вот здесь мне хотелось бы выразить своё личное мнение по поводу постановки эксперимента. Следует подчеркнуть, что здесь рассматривается именно зрительная функция мозга. А когда мы наблюдаем ВНЕШНИЕ объекты, наше внимание привлекают, в первую очередь, НЕОБЫЧНЫЕ объекты, выделяющиеся на фоне других. При взгляде на первую картинку мы сразу обращаем внимание на красный прямоугольник, потому что он единственный среди зеленых. А уж белый фон мы вовсе не замечаем, не считая его объектом, требующим внимания.

Когда человек поглощен исключительно внешними процессами, не осознавая свою взаимосвязь с ними (например, обсуждает новости, события, сплетни и т.д.), его внимание постоянно скачет с одного на другое, выделяя самые «выпуклые», необычные, ненормальные объекты и процессы. Этим объясняется повышенный интерес ко всяким сенсациям, ужасам, чрезвычайным происшествиям. И эту особенность используют те, кто хотят привлечь к себе побольше внимания: они стараются выделиться «из толпы», противопоставить своё мнение окружающим и т.д. Но нужно понимать, что такая стратегия не позволит долго удерживать внимание. Оно быстро затухает, требуя новых сенсаций.

Но когда мы исследуем процессы, происходящие внутри нас, или рассматриваем внешние процессы ВО ВЗАИМОСВЯЗИ со своими действиями и чувствами, наше внимание работает иначе. Оно создаёт ЦЕЛОСТНУЮ картину мира, и мозг в таком случае работает более синхронно, что в конечном итоге способствует его большей эффективности, адекватности и осознанности.

Вспомните пример с кошкой, наблюдавшей движение белой полоски на черном экране: если объект разделяется, это способствует асинхронности колебаний, росту энтропии. Точно так же и в случае разделения «Я» и окружающего мира. Утрачивая взаимосвязь с окружающим миром, забывая об этой взаимосвязи, мы утрачиваем внутреннюю гармонию и целостность сознания. Что, в свою очередь, отражается на состоянии сознания и организма. И, конечно же, это способствует ухудшению памяти.

Что такое память? Почему одни события мы запоминаем в мельчайших подробностях, а другие забываем? В памяти наиболее полно сохраняется то, что связано с нашими личными переживаниями, что имеет непосредственное отношение к нашим целям и потребностям. Потому что эти события и явления синхронизированы с нашими внутренними колебаниями, составляя с ними одно целое – наши воспоминания, наше самосознание, наше Я.

Что касается запоминания теоретической информации – каких-то символов, фактов, цифр, не имеющих к нам непосредственного отношения, то требуются специальные методики, чтобы их запомнить. Это повторение, ассоциации, какие-то иные приемы, позволяющие вплести эту информацию в нашу естественную, непроизвольную память. Но чем разумнее и эффективнее организована жизнь, тем меньше должна быть необходимость в искусственном запоминании теоретической информации.