Мозг действительно может научиться выполнять два дела одновременно — ученые показали, как многолетняя практика меняет нейронные сети

Новое исследование показывает: при длительной тренировке мозг переносит хорошо освоенный навык в другие области, освобождая ресурсы для новых задач

Почему обучение сначала требует огромных усилий

Каждый, кто когда-либо учился водить автомобиль, прекрасно помнит первые поездки. Нужно одновременно следить за дорогой, педалями, зеркалами, коробкой передач, знаками и другими машинами. Любая дополнительная задача кажется невозможной.

Через несколько лет ситуация меняется кардинально. Опытный водитель способен поддерживать разговор, слушать подкаст или обдумывать рабочие вопросы, практически не замечая сам процесс управления автомобилем.

Возникает закономерный вопрос: что изменилось в мозге?

Именно на него попытались ответить исследователи из Georgetown University.

Долгое время существовала теория «лобного узкого места»

В современной нейронауке давно известно, что за осознанное управление сложными действиями отвечает префронтальная кора.

Именно здесь происходит планирование, принятие решений, контроль внимания и переключение между задачами.

Но у этой системы есть серьезное ограничение.

Префронтальная кора плохо справляется с несколькими сложными операциями одновременно. Поэтому классическая теория утверждала, что настоящей многозадачности не существует — мозг лишь очень быстро переключается между задачами.

Именно поэтому одновременно писать сообщение и внимательно следить за дорожной обстановкой настолько сложно.

Исследователи решили посмотреть не начало обучения, а его финальную стадию

Большинство предыдущих исследований изучали первые часы или дни обучения.

Авторы новой работы решили сделать то, что проводится крайне редко.

Добровольцы тренировались более 5–10 недель и выполнили свыше 30 000 тренировочных заданий. Для этого была создана специальная игровая программа на смартфоне.

Участники учились различать специально созданные изображения автомобилей, отличавшиеся минимальными изменениями формы. До и после длительного обучения исследователи изучили активность мозга с помощью функциональной МРТ и электроэнцефалографии.

Самое неожиданное открытие произошло после нескольких недель тренировок

В начале обучения категоризация изображений происходила при активном участии префронтальной коры.

Но после десятков тысяч повторений картина изменилась.

Активность сместилась в вентральную височно-затылочную кору — область, которая специализируется на распознавании сложных объектов и хранении зрительного опыта.

Проще говоря, мозг перестал каждый раз «думать», к какой категории относится объект.

Он начал узнавать его почти автоматически.

Функциональная МРТ показала еще более интересную перестройку: новая область стала слабее взаимодействовать с префронтальной корой и одновременно сильнее связываться с двигательными зонами мозга. Иными словами, возник более короткий путь от распознавания объекта к действию.

Именно здесь происходит главный переворот понимания

Авторы считают, что хорошо изученный навык буквально выходит из-под контроля исполнительной системы мозга.

Это не означает потерю контроля.

Наоборот.

Освобождается ограниченный ресурс префронтальной коры, который теперь можно использовать для решения новых задач.

Именно поэтому опытный рентгенолог способен почти мгновенно замечать подозрительное образование на снимке, а затем сосредоточиться на принятии клинического решения.

Сам процесс распознавания изображения уже не требует значительных сознательных усилий.

Значит ли это, что человек действительно способен к многозадачности?

Частично — да.

После длительного обучения участники исследования действительно лучше выполняли вторую задачу одновременно с уже хорошо освоенной первой.

Причем улучшение оказалось тем сильнее, чем сильнее снижалась связь между новой зрительной системой распознавания и префронтальной корой. То есть автоматизация навыка действительно уменьшала нагрузку на «узкое место» мозга.

Однако это вовсе не означает, что любые две задачи можно безопасно выполнять одновременно.

Почему переписка за рулем все равно остается опасной

Авторы специально подчеркивают важное ограничение.

Не все задачи можно развести по независимым нейронным сетям.

Например, разговор по громкой связи и управление автомобилем используют разные ресурсы мозга значительно сильнее, чем чтение сообщений.

Но переписка требует зрительного внимания.

Когда человек смотрит на экран телефона, он физически перестает наблюдать за дорогой.

Поэтому даже полностью автоматизированный навык вождения не способен компенсировать отсутствие зрительной информации.

Именно поэтому исследование нельзя трактовать как доказательство безопасности использования смартфона во время движения.

Работа помогает понять природу привычек

Еще один интересный вывод касается формирования устойчивых привычек.

Когда действие многократно повторяется, оно постепенно переносится в нейронные сети, которые значительно меньше зависят от сознательного контроля.

Именно поэтому избавиться от некоторых привычек бывает настолько сложно.

Недостаточно просто решить «думать о другом».

If навык уже стал автоматическим, мозг запускает его практически без участия системы осознанного контроля.

Авторы считают, что понимание этих механизмов может помочь в разработке новых подходов к изменению привычек и лечению компульсивного поведения.

Что это может изменить для искусственного интеллекта

Исследователи обращают внимание еще на одно важное следствие.

Современные системы искусственного интеллекта плохо справляются с непрерывным обучением.

Освоение новой задачи нередко ухудшает выполнение старых.

Человеческий мозг действует иначе.

После автоматизации хорошо освоенные навыки начинают использовать отдельные специализированные нейронные цепи, освобождая ресурсы для обучения следующему навыку.

Понимание этого принципа может оказаться полезным при создании новых архитектур искусственного интеллекта, способных обучаться более естественным способом.

Где проходят границы настоящей многозадачности

Авторы подчеркивают, что их работа не отменяет существование ограничений внимания.

Скорее, она уточняет их.

Мозг действительно способен выполнять несколько действий параллельно, если каждое из них опирается на собственную хорошо сформированную нейронную сеть.

Но если две задачи конкурируют за одни и те же ресурсы — например, одновременно требуют зрительного анализа, принятия решений или исполнительного контроля, — никакая тренировка полностью не устранит конфликт.

Следующий этап исследований будет посвящен именно поиску границ такой «истинной многозадачности».