Маленький хаос с кофе?

Кофеин производит полезное расстройство в мозге человека.

Источник: Pixabay / CC0 Public Domain

Любой серьезный пьющий кофе может предложить обильное анекдотическое доказательство мощности кофеина, чтобы повысить наши возможности обработки информации. Тот, кто ни разу не был безнадежно остановлен в середине какого-то важного проекта, только для того, чтобы добраться до ближайшей чашки кофе (или чая или соленых содов) и прокатиться на волне кофеина до успешного проекта завершение? И доказательства того, что этот мозговой стимул для кофеина не просто анекдотичны. Многочисленные научные исследования продемонстрировали мощь кофеина, чтобы обострить наш ментальный фокус. Недавнее исследование в Китае предлагает интересный взгляд на нейронную механику, лежащую в основе этого преимущества, путем поиска связи между употреблением кофеина и количеством энтропии или расстройства в мозге, и связь не указывает на то, как вы думаете.

Когда мы рассматриваем когнитивную функцию нашего мозга, мы обычно думаем о порядке как о добродетели, а беспорядок – как о пороке. «Упорядоченный ум – здоровый ум», – можно сказать. В мире физики (второй закон термодинамики, если быть конкретным) энтропия является мерой расстройства любой замкнутой системы – чем выше энтропия, тем больше беспорядок. Чтобы воспользоваться знакомым примером, неподготовленная колода игральных карт прямо из коробки – очень упорядоченная система, при этом все костюмы сгруппированы вместе, и все числа, восходящие последовательно по одному примеру за раз. Если вы разделите колоду на три сердца, вы знаете, прежде чем смотреть, что следующая карта в колоде будет четырьмя сердцами. Перемешайте колоду, однако, и те же самые три сердца могут сопровождаться любой другой карточкой в ​​колоде. Вероятность увидеть четыре сердца там точно такая же, как видение четырех клубов, короля бриллиантов или туза пик. Перетасовка колоды ввел беспорядок или энтропию в систему.

• Не нравится ли людям читать больше?
• Clay Routledge: Религиозный разум находится в сердце
• Десять ошибок родителей
• Предотвращение сексуального насилия: мы терпим неудачу или просто взбунтовались?
• Как найти правду в нашем мире «Поддельные новости»

В нашем мозгу энтропия является мерой количества и разнообразия возможных нейронных конфигураций, определяемых функциональной связностью или «корреляцией сигналов» между различными областями мозга. Чем выше эта корреляция сигнала, тем более предсказуемыми могут быть модели соединений между различными областями мозга. И чем более предсказуемы модели связности, тем ниже общая энтропия мозга. Низкий энтропийный мозг – упорядоченный мозг. Однако уменьшение корреляции сигналов снижает предсказуемость схем подключения и, подобно перетасовке колоды карт, повышает уровень энтропии в мозге.

Chang et al. исследовали корреляцию потребления кофеина с общими уровнями энтропии мозга путем проведения МРТ-сканирования шестидесяти добровольцев до и после приема 200 мг таблетки для кофеина, а затем измерения изменений функциональной связи между двумя сканами. Учитывая продемонстрированную мощность кофеина, чтобы помочь нам сосредоточить наше внимание, кажется логичным, что сканирование регистрирует общее снижение энтропии мозга – увеличение его упорядоченности – во втором сканировании, но на самом деле все наоборот. Мозги с кофеином показали более высокий уровень энтропии, особенно в префронтальной коре, боковой стриатуме, зрительной коре и двигательных областях – областях мозга, которые в наибольшей степени вовлечены в «внимание, бдительность и действие / моторную функцию».

Находка о том, что кофеин увеличивает энтропию в областях нашего мозга, ответственных за внимание и бдительность, может показаться противоречащей нашему субъективному восприятию, поддерживаемому прочными исследованиями, – что кофеин увеличивает наши концентрации, но когда мы рассматриваем типы когнитивных задач, которые регулярно требуют наши мозги, результат не удивительно. Мир, который мы ориентируемся на повседневной основе, гораздо больше похож на перетасованную колоду карт, чем на новую колоду, полную непредсказуемых поворотов, которые довольно часто требуют, чтобы наши мозги сортировали по нескольким альтернативным курсам действий, прежде чем опираться на тот, который предлагает наивысшую вероятность достижения желаемого результата. Низкая энтропия мозга с более предсказуемым диапазоном схем подключения менее приспособлена для решения сложных, часто невероятных требований к обработке информации, с которыми наш мир обычно сталкивается с нами, чем мозг, характеризующийся более разнообразными и менее предсказуемыми схемами подключения. Более высокие уровни энтропии приравниваются к большей сложности, и хотя верно, что слишком большая энтропия может быть проблематичной (например, связана с шизофренией), до определенного момента сложность более высокого энтропийного мозга делает его более способным взаимодействовать с сложный мир, в котором мы живем, чем более упорядоченный, низкий энтропийный мозг. Несколько недавних исследований, по сути, нашли положительную корреляцию между энтропией мозга и человеческим интеллектом в целом, поэтому особенно восторженный пьющий кофе может почти сделать так, что кофеин сделает вас умнее.

• Бросьте вызов для Blackfish
• Американская психологическая ассоциация получила еще один шанс
• Время жизни правил
• Наши пространственные потребности
• Как я должен бороться с нарциссистом, с которым я застрял?

Хотя верно, что такое экстремальное требование, возможно, необоснованно на данный момент, исследования показали, что энтропия мозга связана с типом когнитивной сложности, который типично характеризует человеческий интеллект, и это последнее исследование показывает, что кофеин является средством увеличения этого сложность. Все эти исследования, рассмотренные вместе, должны, по крайней мере, дать нам уверенность, когда мы достигнем чашки кофе, чтобы помочь нам в этом следующем крупном проекте, с которым мы сталкиваемся.

Рекомендации

Carhart-Harris, R., et al. «Энтропийный мозг: теория сознательных состояний, освещенная исследованиями нейровизуализации с психоделическими препаратами». Границы в человеческой нейронауке (февраль 2014 г.).

Чанг, Да, Песнь Донги, Цзянь Чжан, Юаньцзи Шан, Квай Ге и Зе Ванг. «Кофеин вызывает широко распространенное увеличение энтропии мозга». Научные доклады 8 (февраль 2018 г.).

Pasman, W. et al. «Влияние кофеина на внимание и предупреждение, измеренное в домашней обстановке , с использованием веб-тестов на основе познания». Протоколы исследований JMIR (сентябрь 2017 г.).