Цитаты из книг автора «Эндрю Смарт»

Из моих собственных работ о стохастическом резонансе при СДВГ и более ранних исследований о шуме и творчестве нам известно, что некоторым людям нужно больше шума, чтобы получить пользу от запускаемого извне нейронного стохастического резонанса. В частности, люди, которые показывают высокие результаты по методикам измерения оригинальности, креативности и дивергентного мышления (при котором человек выдает множество решений одной задачи), работают лучше при более высоком уровне шума. Видимо, это связано с функцией дофамина в ключевых зонах мозга, например, в префронтальной коре. Более того, возможно, что дополнительный шум необходим некоторым людям для повышения функциональной связности сети пассивного режима работы мозга. Поразительно, но за последние 30 лет ни одно психологическое исследование взаимосвязи шума и творчества не учло эффект стохастического резонанса. И это при том, что почти во всех этих экспериментах содержатся психологические и поведенческие подтверждения наличия СР. Иными словами, если мы вернемся к этим исследованиям и обработаем результаты, заложив в них показатель СР, мы получим, что умеренный уровень шума улучшает результаты участников во многих заданиях. А праздность вполне может оказаться источником внутреннего уровня шума, который увеличивает согласованность сети пассивного режима работы мозга. Шум, который возникает внутри системы, упорядочивает и улучшает мозговую деятельность посредством того же принципа стохастического резонанса. И есть серьезные опасения, что работа и занятость, «съедающие» отдых, снижают и внутренний шум. Мы пока не нашли способ напрямую измерять стохастический резонанс в живом мозге, но приемы, которые использовал Уорд, вполне можно задействовать в исследованиях сети пассивного режима работы мозга и праздного мозга вообще.

синхронии фиксирует стабильную разницу между фазами слабо связанных осцилляторов (нейронов). За счет этого мысли получаются связными. Если синхронизация слишком сильная, у человека случается судорожный припадок, если слишком слабая — он вообще не думает. Лоренс Уорд, нейропсихолог из Университета Британской Колумбии, — первопроходец в изучении явления стохастического резонанса в человеческом мозге. В 2010 году он с коллегами опубликовал революционную статью «Стохастический резонанс регулирует синхронизацию нейронов в корковых центрах и между ними»[48]. Несколько предыдущих исследований показали, что стохастический резонанс улучшает нейронную синхронизацию в мозге человека. Однако в этих экспериментах использовались лишь данные ЭЭГ. По ним мы не могли увидеть, в какой именно области мозга возникает эффект стохастического резонанса. И соответственно, мы не видели масштабов синхронизации в отдельной зоне мозга. Используя весьма хитроумную экспериментальную схему, которая учитывала предыдущие исследования слухового внимания, Уорд подавал испытуемым в оба уха звуковую стимуляцию подпорогового уровня. Звуки в левом ухе назывались «левые стандартные», а в правом — «правые стандартные». В случайные интервалы их дополняли более громкие звуки, которые назывались «аномальными», и человек должен был жать на кнопку всякий раз, как слышал «аномалию», — но только в левом ухе. Инструкции предполагали, что люди будут обращать внимание только на левый звуковой поток и игнорировать правый. В то же время Уорд включал слева белый шум, варьируя его громкость. Используя алгоритмы локализации источника ЭЭГ, Уорд обнаружил области мозга, которые задействовались в этом задании почти у всех участников. Ими оказались не только слуховая кора, но и несенсорные зоны мозга, например задняя поясная кора, которая входит в сеть пассивного режима работы мозга. И наконец, Уорду удалось измерить уровень синхронизации внутри и между этими зонами мозга как функцию уровня шума, который он подавал участникам в левое ухо. Данные показали сильное влияние стохастического резонанса на синхронизацию внутри зон мозга, вовлеченных в обработку слуховых сигналов, и между ними. Иными словами, при оптимальном уровне шума синхронизация между этими отделами мозга была пиковой: мозг отвечал лучше на стабильный поток звуков с добавлением шума, нежели без шума.

Но когда у вас возникает творческая мысль, нужно уметь приглушить генератор идей, чтобы собраться и претворить ее в жизнь. Оказывается, шум способен помочь вам поддерживать оптимальный настрой для творчества и сосредоточенности вне зависимости от того, есть у вас СДВГ или нет. Недавно в Journal of Consumer Research была опубликована статья под названием «Всегда ли шум плох? Исследование эффектов рассеянного шума на творческое мышление»[47]. Авторы (Рави Мехта, Руи (Джульет) Жу и Амар Чима) обнаружили, что умеренный фоновый шум помогал участникам эксперимента в тесте отдаленных ассоциаций (Remote Associates Test, RAT), которым психологи обычно измеряют творческое мышление. Задача в тесте довольно простая — почти как в телешоу «Пирамида в десять тысяч долларов» (Ten Thousand Dollar Pyramid), где игроки должны отгадать слово, не называя его. В ходе эксперимента человеку дают 3–4 стимульных слова, которые как-то связаны с «загаданным» словом-целью. Например, подсказки: «полка», «читать», «финал», а отгадка — «книга». Результаты исследования показывают, что при умеренном фоновом белом шуме в 70 децибел люди работают значительно быстрее и дают больше верных ответов, чем при слабом или сильном шуме. Иными словами, умеренный уровень шума способствует творчеству, а высокий уровень шума его снижает (в данном тесте, RAT). Я уверен, что эти данные идеально объясняются стохастическим резонансом. Я уже описывал, как зоны мозга общаются между собой, синхронизируя колебательную активность. Временные мозговые ансамбли создаются под определенную задачу: увидеть происходящее, послушать песню или сделать презентацию в PowerPoint. Благодаря синхронизации информация распространяется по сети. Уместное количество случайных колебаний в системе облегчает согласованность нейронов. Если шума слишком мало, волна получается слабой и функциональная сеть не возникает, а если слишком много — шум разрушает синхронизацию. Все как на рисунке с Биг-Беном. Благодаря шуму нейроны в конце цепи подают на выход потенциалы действия, соответствующие частоте нейронов в начале цепи. На уровне сети, в которую входят миллионы нейронов, этот механизм шумовой

Любопытно, что дети с СДВГ также отличаются меньшей слаженностью сети пассивного режима работы мозга. Из нее часто выпадает один из узлов, предклинье. В состоянии покоя спонтанные колебания в сети пассивного режима работы мозга у детей с СДВГ протекают быстрее, чем в норме. То есть эти дети живут на другой длине волны. Им трудней «выключать» сеть пассивного режима работы мозга. А чтобы отдыхать, им нужно утомляться, работать. На протяжении тысячелетий благодаря механизму стохастического резонанса шум на земной орбите способствует смене климатических циклов, и этот же принцип помогает мозгу детей с СДВГ за секунду переключаться между сетями целенаправленной и нецеленаправленной активности. Если у вас есть прибор МРТ, оборудование для ЭЭГ, 20–30 детей с СДВГ, несколько первоклассных программистов, свободная суббота, титаническое терпение, сладости для малышей и немного виски для взрослых, вы и сами можете повторить этот эксперимент. Напишите потом мне, как все прошло.

швыряет из одной крайности в другую — от чрезмерного возбуждения до полной апатии. Амфетамины и кокаин блокируют обратный захват дофамина и стимулируют его синтез. Небольшие дозы лекарств на основе производных амфетамина успокаивают людей с СДВГ и позволяют им собраться. Тормозя обратный захват дофамина, лекарства увеличивают тонический уровень этого нейромедиатора, одновременно снижая интенсивность фазовых всплесков. Кокаин доставляет удовольствие, потому что не только блокирует обратный захват дофамина, но и вызывает его сильный приток. Со временем мозг прекращает синтезировать и высвобождать дофамин самостоятельно, так как приспосабливается к искусственному источнику. Без дофамина жизнь крайне неинтересна и безрадостна. И мы еще не знаем, каковы долгосрочные последствия приема лекарств от СДВГ, особенно для здорового молодого мозга. Вполне возможно, что происходит адаптация: в мозге вырабатывается меньше естественного дофамина, и в дальнейшем поколение, принимавшее таблетки, столкнется с депрессией. Мы задались вопросом, не будет ли рассеянный фоновый шум действовать на детей с СДВГ так же, как амфетамины. Мы предположили, что стабильное повышение шума в окружении увеличит тонический дофамин и улучшит процесс запоминания. Иными словами, чтобы собраться, детям с СДВГ нужно больше внешнего шума, чем детям без СДВГ. Мы дали детям задание на зрительную память: за 1 секунду требовалось запомнить расположение нескольких квадратов на решетке. Обычно дети с СДВГ запоминали лишь 3 или 4 квадрата. Однако при сопутствующем звуковом шуме они верно воспроизводили 5, 6 и даже 7 позиций, что соответствует нормальному объему зрительно-пространственной рабочей памяти у школьников. Когда дети с СДВГ слушали шум, на ЭЭГ отмечалось поразительное увеличение мозговой активности. Усиленный нервный отклик означал, что их мозгу необходим фоновый шум, чтобы справляться с повседневными задачами. Шум, как и амфетамин, обеспечивал повышенный тонический уровень дофамина, который позволял детям удерживать внимание на значимой для выполнения задания информации.

некоторые? Благодаря мобильным технологиям мы редко упражняем рабочую память. Однако это важнейший элемент мышления. И если она слаба, приходится заменять ее чем-то еще, например, техниками тайм-менеджмента. Ученые полагают, что дефицит рабочей памяти при СДВГ связан с уровнем дофамина в префронтальной коре. Дофамин — один из нейромедиаторов, синтезируемых в мозге. Кроме него у нас еще имеются серотонин, норадреналин, ацетилхолин и другие. Без них мы бы не смогли ничего чувствовать, да и вообще думать. Дофамин участвует во многих важных психических функциях: в обучении, запоминании, наслаждении и мотивации. Из-за генетических мутаций, которые приводят к сниженному уровню так называемого тонического дофамина (постоянного уровня дофамина в синаптической щели), люди с СДВГ имеют «взрывной» или повышенный фазовый дофаминовый ответ на внешнюю и внутреннюю стимуляцию. Дети с СДВГ должны быть очень сильно заинтересованы в деятельности, требующей внимания. Но это трудно, и мозг всегда стремится поддерживать гомеостаз, — дисбаланс часто сглаживается компенсаторным механизмом. Так, при низком тоническом дофамине мозг пациента с СДВГ наверстывает дефицит большими объемами фазового дофамина в ответ на любые стимулы. Фазовый дофамин мы, «обычные люди», получаем, выкуривая сигарету, выпивая бокал виски или вина, занимаясь сексом, принимая кокаин, поедая дорогой шоколад или бездельничая. Дофамин наполняет мозг, и тому приходится фокусироваться. Но для людей, страдающих СДВГ, всплеск дофамина может вызвать все что угодно. Более того, даже их собственные мысли и желания порой вызывают объемные выбросы дофамина. В здоровом мозге избыточный дофамин в синаптических щелях появляется как награда, а потом исчезает, чтобы сохранить баланс между тоническим и фазовым дофамином. Но тонический, то есть постоянный уровень дофамина у нас стабильно высок. Он позволяет нам оставаться внимательными и мотивированными. В мозге пациента с СДВГ дофамин в синаптических щелях «подчищается», пока его не остается слишком мало, а стимуляция вновь вызывает избыток вещества. Как следствие, дети с СДВГ чересчур чувствительны к внешним стимулам. Это объясняет многочисленные поведенческие симптомы детей с СДВГ: отвлекаемость, импульсивность, трудности удержания внимания и рассогласованность деятельности. Их вечно

Я учился в аспирантуре в Швеции и под руководством психолога Сверкера Сикстрема исследовал благотворное влияние шума на детей с СДВГ. Мы разработали модель воздействия стохастического резонанса на дофаминовую систему мозга, опираясь на неожиданное открытие психолога Ерана Содерлунда о том, что рассеянные средовые шумы помогают детям с СДВГ запоминать инструкции. Мы предположили, что шум может заменять амфетамины. Люди с СДВГ часто обладают меньшим объемом рабочей памяти. Рабочая память — это способность временно удерживать в голове информацию после того, как она исчезает из окружения. Кто-то оттарабанил вам номер телефона: как надолго вы его запомните? Сможете ли вы воспроизвести весь набор цифр или совпадут только

Слева Биг-Бен запечатлен в черно-белой гамме с разрешением в 256 × 256 пикселей. Каждый пиксель на картинке, пересекая порог восприятия, вызывает потенциал действия, — принцип тот же, что и в нейронах мозга. Слегка усиливая шум, увеличивая максимум и минимум случайных значений, мы постепенно достигаем резонансной интенсивности шума, которая создает четкий рисунок посередине: оптимальный уровень шума улучшает сигнал. Когда шума становится слишком много, изображение портится, как на иллюстрации справа. Если начертить график этой динамики, получится опрокинутая парабола.

шум. Этот механизм работает и на уровне органов чувств: шум усиливает подпороговые звуки, улучшает нечеткие изображения. Знаменитый пример стохастического резонанса в исследованиях зрительного восприятия — картинка лондонских часов Биг-Бен.

Теперь взгляните, что происходит, когда с сигналом сочетается оптимальный уровень шума, — он показан зубчатой линией на синусоиде. Шум частично пересекает порог (прерывистую линию), и нейрон выстреливает потенциалы действия, что отражено вертикальными черточками над линией сигнала на выходе. Заметьте, что там, где шум пересекает порог, потенциалы действия соответствуют частоте нерегистрируемого сигнала. Поэтому на выходе мы получаем слабый сигнал. По сути, информация передается через