Сверхтекучесть: декодирование загадки познавательной гибкости

Agsandrew/Shutterstock
Источник: Agsandrew / Shutterstock

Международная команда исследователей выявила неожиданные механизмы мозга, связанные с когнитивной гибкостью. Когнитивная гибкость представляет собой способность человека переключаться между режимами мышления и одновременно думать о множественных понятиях при многозадачности.

Предыдущие исследования показали, что когнитивная гибкость требует динамической интеграции нескольких областей мозга и приводит к текучести мысли и производительности. Однако до сих пор аспекты реального времени, как нейронные сети распространяют интеграцию различных когнитивных функций, оставались загадочными и плохо понимаемыми.

Исследование, проведенное в сентябре 2015 года «Динамическая реконфигурация лобных мозговых сетей во время исполнительного познания у людей», было опубликовано в Трудах Национальной академии наук . Исследователи использовали комбинацию передовых инструментов для сопоставления перегруппировки мозговых операций участников в течение каждого периода задачи работы с памятью, каждого периода контрольной задачи и в промежуточные периоды в качестве переключателей с переключением мозга.

Новая граница: «Динамическая сетевая неврология»

Даниэль С. Бассетт, ассистент профессора инноваций Университета Пенсильвании Скирканич, является старшим автором этого исследования, которое использует передовые аналитические инструменты для зондирования нейронных сетей, которые создают пути между областями мозга, которые связаны с конкретными формами коммуникации внутри человеческого мозга.

В течение многих лет Бассетт проводит увлекательные исследования мозговых механизмов, лежащих в основе когнитивной гибкости. Бассетт является частью развивающейся области исследований под названием «динамическая сетевая нейронаука», которая использует самые современные технологии, чтобы продвинуть наше понимание структуры и функции мозга. В отличие от большинства исследований изображений мозга, в которых основное внимание уделяется роли одного региона, Бассетт заинтересован в взаимосвязях между регионами, о чем свидетельствует синхронизированная деятельность мозга.

Для этого последнего исследования Бассетт использовал визуализацию мозгового мозга для измерения того, какие части мозга «разговаривают» друг с другом в режиме реального времени, когда участники исследования выполняли различные задачи. Используя этот метод, исследователи смогли увидеть, как группы областей мозга объединяются в плотно взаимосвязанные структуры, взаимодействия которых изменяются во время выполнения одной задачи или многозадачности.

Имея лучшее понимание когнитивной гибкости и то, как наши мозги справляются с многозадачностью, может привести к более эффективному вмешательству для широкого спектра медицинских условий, связанных с уменьшением исполнительной функции, таких как расстройства аутистического спектра (ASD), шизофрения и деменция. В пресс-релизе Бассетт описал свое исследование, сказав:

Мы пытаемся понять, как динамическая гибкость сетей мозга может предсказать когнитивную гибкость или возможность перехода от задачи к задаче. Мы полагаем, что вместо того, чтобы управлять деятельностью отдельных областей мозга, исполнительная функция является процессом на сетевом уровне.

Узлы в сети, которые больше всего участвуют в реконфигурации, – это области когнитивного контроля в лобной коре. Большая гибкость внутри лобной коры означала большую точность в задаче памяти, а более последовательная связь между лобной корой и другими регионами была еще более предсказуемой.

Наблюдая за уровнем активности нейронных сетей в лобной коре головного мозга – регионе, связанном с контролем над мыслями и действиями, размещенными в головном мозге (латынь для мозга), исследователи могут измерить различные степени познавательной гибкости. Бассетт и др. Определили, что более гибко эти сети перенастраиваются, когда кто-то переключается с задачи на задачу, предсказывает его или ее уровень познавательной гибкости.

«Отключение» фронтальных кортезов улучшает когнитивную гибкость

В предыдущем апрельском исследовании 2015 года «Обучаемая автономия сенсоримоторных систем», опубликованной в журнале Nature Neuroscience, Бассетт сообщил, что люди, которые имели возможность «отключать» свои лобные коры, быстро улучшались, когда исследователи измеряли связи между различными как участники научились играть в простую игру.

Notman Studios/Public Domain
Уильям Джеймс (1842-1910) c.1890
Источник: Notman Studios / Public Domain

Использование Bassett слова « Disconnect » для описания разъединения лобной коры выскочило на меня, потому что он отголоски вечной мудрости Уильяма Джеймса более века назад, когда он описал познавательную гибкость в Евангелии релаксации, используя другой народный язык.

В 1911 году Джеймс написал: « Разблокируйте , одним словом, ваш интеллектуальный и практический механизм, и пусть это бежит свободно; и сервис, который он будет делать, вы будете в два раза лучше ». Как спортсмен и писатель, я всегда интерпретировал совет Джеймса« развязать »ваш« интеллектуальный механизм »как другой способ сказать« развязать »вашу лобную кору из накручивание.

В исследовании, проведенном в апреле 2015 года, исследователи обнаружили, что участники, которые показали снижение активности нервов в лобной коре, были на самом деле самыми быстрыми учениками. Бассетт обнаружил, что участники, которые проявили высокую активность в лобной коре, пытаясь справиться с поставленной задачей, по-видимому, завысили простую проблему и задохнулись.

Почему быстрейшие ученики проявили меньшую активность в префронтальной коре? Моя образованная догадка заключается в том, что она имеет какое-то отношение к клеткам Пуркинье мозжечка (латынь для маленького мозга). Это моя личная гипотеза, основанная на разговорах с моим отцом.

Большинство экспертов считают, что центры когнитивного контроля лобной коры несут ответственность за так называемую «исполнительную функцию». Церебральные аспекты исполнительной функции связаны с такими вещами, как: создание и последующие планы, выявление и предотвращение ошибок и другие высших порядков мышления. Очевидно, что исполнительная функция необходима для сложных задач, но есть растущее убеждение, что слишком много мозгового мышления может на самом деле быть препятствием при определенных обстоятельствах.

Лобная кора и передняя кору головного мозга являются двумя из последних областей мозга, которые полностью развиваются у людей. Бассетт указывает, что «похоже, что эти другие части мешают младшим ученикам. Это похоже на то, что они слишком стараются и чрезмерно задумываются над этим ». Добавление:« Интересно, что эти две области – это узлы сети когнитивного контроля. Это люди, которые могут отключить общение с этими частями своего мозга быстрее всех, у кого самый крутой спад в их времени завершения ».

В своем последнем исследовании Бассетт и др. Обнаружили, что участники, которые выступали лучше всего, чередуясь между различными задачами, показали наибольшее количество перегруппировок соединений внутри их лобных корок, а также самые новые связи с другими областями их мозга. Это говорит о том, что лобные коры «незабиты» и способны бежать бесплатно, что, я считаю, создает когнитивную гибкость и сверхтекучесть.

Что такое сверхтекучесть?

Прочитав последние новости Бассетта за завтраком сегодня утром, мне вспомнилось сообщение в блоге Psychology Today, которое я написал на прошлой неделе под заголовком «Почему переизбыток саботажа творческого процесса?» Новое исследование Bassett, похоже, подтверждает мою гипотезу о том, что «разблокировка» префронтальной корекс облегчает то, что я называю «сверхтекучесть» мысли, что является когнитивной гибкостью в абсолютном лучшем виде. Сверхтекучесть была подзаголовком последней главы моей первой книги и является основным названием моей следующей книги.

В 2014 году я прочитал лекцию в Колумбийском университете под названием «Сверхтекучесть: оптимизация пластичности мозга для здоровой жизни». На стр. Xiv-xv « Путь спортсмена» Я описываю свое личное открытие сверхтекучести:

Как спортсмен, я мог бы освободиться от ежедневного измельчения, если бы я работал физически и использовал свое воображение. Пот, музыка и мифология объединены в мистическое пиво, животворящий эликсир. Мифы схватили меня где-то глубоко внутри. Они вошли в мой позвоночник. Это был метафизический опыт для меня как подростка, потому что я понял, что я и «другие» были такими. Этот опыт полной связности – это то, что я придумал сверхтекучесть – эпизодическое чувство существующего без трения или вязкости – состояние чистого блаженства, которое я буду исследовать в этой книге.

Сверхтекучесть – это термин, который я заимствовал из мира физики, чтобы описать высшую форму «потока». Технически, сверхтекучесть возникает, когда вещество ведет себя как жидкость с абсолютно нулевым трением и нулевой вязкостью и, по-видимому, проявляет способность к самовозбуждению. Путешествуя таким образом, что бросает вызов как силе тяжести, так и поверхностному натяжению.

Я считаю, что моменты «Эврика!» Возникают, когда ум, тело и мозг становятся сверхтекучими. Карл Юнг однажды заявил: «Слово« вера »для меня трудное. Я не «ВЕРЮ». У меня должна быть причина для определенной гипотезы. Куда я «ЗНАЮ вещь, а потом я это знаю – мне не нужно в это верить»

Dawn Mann/Used with permission
Сверхтекучесть в движении. Кристофер Бергленд пересекает линию финиша Triple Ironman после 38 часов непрерывного плавания (7,2 миль), езда на велосипеде (336 миль) и бег (78,6 миль) последовательно.
Источник: Dawn Mann / Используется с разрешения

Поскольку я испытал сверхтекучесть во время пиковых событий как спортсмен, у меня были антенны для подсказок, которые помогают решить загадку того, как создаются психологические состояния сверхтекучести и как они связаны с функцией и структурой мозга. Я ЗНАЮ, что сверхтекучесть противоположна удушению или застреванию в петле «рутинного» мышления, теперь нужно найти эмпирическое исследование, чтобы доказать мою гипотезу.

Для меня гонки Ultra Endurance были квестом, подпитываемым архетипическими идеями в «Силе мифа » Джозефа Кэмпбелла. В рамках моего «Путешествия героя» я романтизировал, оставляя повседневную рутину повседневной жизни города, и отправлялся на приключения, которые уносили меня далеко, далеко. Выиграв Triple Ironman, завершив Badwater Ultramarathon и проведя рекорды Гиннеса за то, что он проехал 153,76 миль на беговой дорожке в течение 24 часов, сродни тому, чтобы преследовать Святой Грааль.

В первый раз, когда я выиграл Triple Ironman, который является самым длинным безостановочным триатлоном в мире, я плавал в 7,2 мили, бикировал 336 миль и бежал 78,6 миль подряд за 38 часов 46 минут. Три года подряд я выиграл Triple Ironman. Каждый раз, когда я пересекал финишную черту, я, вероятно, был более озадачен тем, как мое тело преодолело эти расстояния, чем любой из зрителей.

Все мои победы в супер-гонках были вне тела и потусторонних сверхтекучих переживаний. Например, в первый раз, когда я закончил тройной Ironman, мне показалось, что я проплыл через последние три марафона. Несмотря на то, что я продолжал беспорядок в течение более 24 часов и уже плавал в 7,2 мили, и бикировал 336 миль, в моем теле не было боли, и моя энергия была бесконечной. Это было так, как будто я был подключен к бесконечному источнику энергии, и было нулевое трение или вязкость, когда я двигал свое тело во времени и пространстве.

Однажды я наткнулся на физику сверхтекучести и сказал … ДА! Вот и все. Это то, на что похоже, чтобы завершить Triple Ironman через 38 часов. Выше – клип BBC, в котором объясняется явление сверхтекучести.

Ясно, что в трехмерном мире человеческого опыта сравнение жизненного опыта и психологии с гелием в абсолютном нуле кажется сумасшедшим. Вот почему я полагался на книги, такие как «Многообразия религиозного опыта: исследование в человеческой природе » Уильямом Джеймсом и « Экстази» в светском и религиозном опыте Марганиты Ласки, чтобы помочь мне интеллектуально понять потенциально ошеломляющий опыт сверхтекучести.

Аутизм предлагает ценные подсказки по познавательной гибкости

Часто неврологическое расстройство или когнитивный дефицит дают ценную информацию о структуре, функции и взаимосвязи различных областей мозга в лучшем случае и в периоды меньше. С точки зрения позитивной психологии Мартин Э. П. Селигман часто описывал цель традиционной психологии – заставить людей «от минус пять до нуля». Цель позитивной психологии – заставить людей «к северу от нуля» или к плюс пять.

Используя тот же масштаб в отношении познавательной гибкости, исследователи обнаружили, что люди с расстройствами спектра аутизма имеют тенденцию быть «к югу от нуля». С другой стороны, достижение сверхтекучести может привести кого-то «к северу от пяти».

В 2014 году исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета обнаружили, что некоторые сети мозга у детей с аутизмом, по-видимому, сильно не меняются, когда они переключаются из состояния покоя на взаимодействие с задачей. Мозги детей с аутизмом показывают негибкость при переходе от отдыха к выполнению задания.

Исследователи обнаружили, что чем выше эта негибкость мозга, тем более выражены детские проявления повторяющегося и ограничительного поведения, характеризующие аутизм. Исследование, проведенное в июле 2014 года, «Дифференциация состояния мозга и поведенческая негибкость в аутизме» было опубликовано в Cerebral Cortex . В пресс-релизе Лусина Уддин, доктор философии, ведущий автор исследования, сказала:

Мы хотели проверить, что гибкий мозг необходим для гибкого поведения. Мы обнаружили, что благодаря набору соединений мозга, которые, как известно, важны для переключения между различными задачами, дети с аутизмом показали снижение «гибкости мозга» по сравнению с типично развивающимися сверстниками.

Исследователи сосредоточились на сети областей мозга, которые они изучали ранее. Эти области участвуют в принятии решений, выполнении социальных задач и определении соответствующих событий в окружающей среде для руководства поведением. Предварительная работа команды показала, что у детей с аутизмом активность в этих областях была более тесно связана, когда мозг находился в состоянии покоя, чем у детей, у которых не было аутизма.

В другом исследовании 2014 года, опубликованном в « Frontiers in Neuroinformatics» из Университета Case Western Reserve и Университета Торонто, ученые сообщили, что мозг аутичных детей генерирует больше информации в покое. На самом деле дети с аутизмом генерировали на 42% больше познавательной информации в состоянии покоя в среднем, чем дети без аутизма. Это избыточное производство информации и невозможность «развязать» могут объяснить отчуждение ребенка от окружающей их среды. Опять же, это моя личная гипотеза.

Многие исследования недавно связали мозжечок с расстройствами аутистического спектра, что может объяснить, почему головной мозг должен работать сверхурочно. Я много писал о исследованиях, связывающих расстройства мозжечка и аутизма, для ссылки на мою предыдущую психологию. Сегодня в этой теме нажмите здесь.

В пресс-релизе Роберто Фернандес Галан, доктор философии, старший автор и доцент нейронауки в Медицинской школе Case Western Reserve, сказал: «Наши результаты показывают, что аутичные дети не заинтересованы в социальных взаимодействиях, потому что их мозг генерирует больше информации в покое, что мы интерпретируем как более интроспекцию в соответствии с ранними описаниями расстройства ».

Исследователи заявили в пресс-релизе, что их результаты подтверждают «Интенсивную теорию мира» аутизма, предложенную нейробиологами Генри и Камилой Маркрам из Института мозга мозга в Швейцарии. Взгляд Маркама ASD в результате гиперфункции нейронных схем, что приводит к состоянию чрезмерного возбуждения.

Вывод: как связывается мозжечок с сверхтекучестью и когнитивной гибкостью?

После ухода из спорта я обратился к отцу, который был нейробиологом, нейрохирургом и автором The Fabric of Mind (Viking), чтобы помочь мне оптимизировать мою личную познавательную гибкость и деконструировать нейронауку за опытом «сверхтекучести», который я был как спортсмен.

Вместе мы создали модель Дроссельного мозга « Путь спортсмена», которая ставит мозжечок в центр внимания и развивается, чтобы подчеркнуть важность оптимизации связи между всеми четырьмя полушариями мозга как центральными для когнитивной гибкости и максимальной производительности.

Illustration and photo by Christopher Bergland
Оптимальная взаимосвязь между «узлами» во всех четырех полушариях мозга может способствовать когнитивной гибкости.
Источник: Иллюстрация и фото Кристофера Бергленда

Выше – рудиментарный эскиз, который я рисовал, чтобы проиллюстрировать, как проявляются сверхтекучесть и познавательная гибкость, когда существует оптимальная взаимосвязь между обоими полушариями головного мозга и обоими полушариями мозжечка. Модель «вверх по мозгу» – моя оригинальная гипотеза и работа в процессе … Оставайтесь с нами!

Если вы хотите прочитать больше на эту тему, ознакомьтесь со статьями в моей психологии сегодня :

  • «Сверхтекучесть: максимальная производительность за пределами« потока »
  • «Почему физическая активность улучшает познавательную гибкость?»
  • «К новой модели сплит-мозг: до мозга костей»
  • «Нейронаука сверхтекучести»
  • «Сверхтекучесть: психология пиковой производительности»
  • «Слишком много кристаллизованного мышления снижает уровень разведки жидкости»
  • «Неврология бесконечного успеха Мадонны»
  • «Мозжечок, Церебральная кора и аутизм переплетаются»
  • «Хотите улучшить свои познавательные способности? Иди, поднимайся на дерево!
  • «Больше исследований, связанных с аутизмом и мозжечком»
  • «Как ваш мозжечок противодействует« параличу посредством анализа »?»
  • «Мозжечок глубоко влияет на наши мысли и эмоции»
  • «Мозжечок май Будьте местом творчества "

© 2015 Кристофер Бергленд. Все права защищены.

Следуйте за мной на Twitter @ckbergland для получения обновлений в сообщениях в блоге Athlete's Way .

The Athlete's Way ® является зарегистрированным товарным знаком Christopher Bergland.