что отвечает за принятие решений в мозге
Обнаружен центр принятия решений в мозге
Ученые Университета Вайоминга (США) обнаружили, что за принятие решений, экспрессивную речь и произвольные движения отвечают рекуррентные нейронные сети в головном мозге. Искусственные аналоги используются для решения таких проблем, как языковой перевод и распознавание объектов. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Cell Reports.
Рекуррентные нейронные сети (RNN) представляют собой ориентированный граф, где ребра между узлами имеют направление. В мозге млекопитающих RNN является центром, который получает входные сигналы от областей мозга, отвечающих за эмоции, а выходные данные отправляют в моторную кору, отвечающую за движение. Тем самым нейронная сеть отвечает за поведенческие стратегии, и искусственный интеллект на ее основе может быть использован для решения реальных задач, например, языкового перевода, обработка естественного языка, распознавания речи и субтитров.
Исследователи проанализировали мозг различных линий генетически модифицированных мышей, промаркировав особые типы нейронов флуоресцентными белками, а также регулируя активность отдельных нервных клеток. Оказалось, что структуры, аналогичные искусственным рекуррентным нейронным сетям, находятся в лобной доле головного мозга, менее сложны, чем предполагали исследователи, и являются, в основном, однонаправленными.
Результаты помогут исследователям применить компьютерное моделирование, чтобы предсказать, как мозг кодирует кратковременную память, и понять, как использовать этот механизм.
Нейроэкономика: как наш мозг принимает решения – рассказывает нейробиолог Василий Ключарёв
Для экономистов несколько десятков лет назад стало очевидным, что наши эмоции влияют на наши решения странным образом и могут провоцировать человека принять нерациональные решения, которые не укладываются в традиционные модели принятия решений, используемые экономистами. Экономисты привлекли гениальных психологов, в числе которых был Нобелевский лауреат Даниел Канеман. Психолог в числе других специалистов предложил идею двух систем, которая предполагает, что иногда мы пользуемся интуицией (эмоциональная система принятия решений), а иногда пользуемся системой рассуждения (рациональная система принятия решений). У обеих систем есть свои преимущества. Так, эмоциональная система очень быстрая – при ее использовании мы можем обрабатывать параллельно большой объем информации, она автоматична и порой приводит человека к ситуации, когда при больших потерях он начинает совершать нерациональные поступки. Система рассуждения, в свою очередь, контролируема, однако она медленная. Раньше считалось, что одновременно в объеме памяти человек может удержать семь единиц информации, однако сейчас ученые говорят про четыре. Человек ограничен в объеме рабочей памяти, поэтому рациональная система медленная, неповоротливая и перерабатывает информацию последовательно, в то время как эмоциональная система может параллельно перерабатывать большие объемы информации. Даниел Канеман предполагает, что использование обеих систем может привести человека к различным ловушкам.
Следующий этап прогресса в изучении процесса принятия решений связан с неожиданным открытием разными дисциплинами существования друг друга. Так, экономика – наука о принятии экономических решений на уровне отдельного индивида, семьи, компании, государства. Другая дисциплина, которая изучает процесс принятия решений, – психология, отвечающая за обыденные решения в жизни человека. Биология тоже изучает процесс принятия решений, и эти решения не менее важны для жизнедеятельности человека, так как отвечают за его биологическую активность. Три разных дисциплины сотни лет изучают процесс принятия решения, однако до определенного этапа не взаимодействовали друг с другом. Это стало большим открытием для дисциплин, что они изучают сходные процессы, и открытие связано с вероятностью того, что есть общий элемент у всех трех областей – мозг, которым пользуется человек для принятия решения. Если мы поймем, как мозг принимает решения, мы сможем объяснить и экономические, и психологические, и биологические феномены. Ученым пришла в голову идея о том, что есть множество факторов, которые влияют на принятие решений (гены, социум и другие), среди них мозг – ключевой механизм, который объясняет наши решения. Так возникла новая область – нейроэкономика, которая пытается создать принципиально новую теорию, которая объяснит наши решения генами, активностью нейронов, восприятием нашим мозгом информации, влиянием социальной среды и эволюцией.
Ни для кого не секрет, что исследование мозга – сложный процесс: мозг состоит из миллиардов нейронов, которые объединены десятками тысяч связей, и понять, как работает эта конструкция непросто, однако нейробиология пришла к достаточно серьезному прогрессу в решении этого вопроса. Исследование Бенджамина Либета сильно повлияло на нейробиологов и на философов: исследователь получил возможность хронометрировать сознание решений. Либет зарегистрировал энцефалограмму, чтобы посмотреть, что происходит в мозге человека в момент принятия решения, и обнаружил, что осознание решения предстоит самому действию, что вполне логично, однако исследователь обратил внимание на то, что сигнал мозга существенно предвосхищает осознание решения, и можно предсказать решение человека задолго до момента, когда он его осознает. С помощью прибора за полсекунды до осознания решения оно уже становилось известным. Это открытие породило огромную дискуссию у многих специалистов разных направленностей, особенно у философов, задавшихся вопросом о том, насколько обоснованно мнение о том, что именно человек принимает решения. Повторное исследование с использованием МРТ показало, что за восемь секунд до того, как решение становится осознанным, его можно предсказать. Исходя из такого прогресса понимания работы мозга три ключевых ученых – Нобелевские лауреаты Пол Глимчер (нейробиолог), Вернон Смит (экономист) и Даниел Канеман (психолог) – обнаружили, что нейробиология, экономика и психология изучают похожие вещи. Именно эти ученые дали начало развитию новой области – нейроэкономики.
Как мозг принимает решения
В нейроэкономике принятие решений выглядит следующим образом: возникает проблема, следует сравнение альтернатив, совершается выбор между альтернативами и оценивается результат с целью получения опыта. Большинство исследований в нейроэкономике фокусируются на этапе сравнения альтернатив. Считается, что, если известно предпочтение, можно предсказать решение. Поэтому большинство исследований сконцентрированы на выявлении, почему нам нравится одна опция больше, чем другая. Для решения этого вопроса можно воспользоваться экономической теорией – правилом максимизации полезности, согласно которому, выбирая между двумя вариантами, мы выбираем тот, который нам больше нравится или, согласно экономической теории, имеет наибольшую полезность (привлекательность опции). Однако что имеет большую ценность? Для классической науки определить ценность почти невозможно – в экономике абсолютную ценность никогда не определяют. Исследователи мозга говорят, что проблема может быть решена. С точки зрения нейроэкономики, субъективные ценности – это среднее значение активности нейронов в специализированных областях мозга, кодирующих наши предпочтения. Из школьной программы мы помним классические исследования по самостимуляции: исследования над крысой, в мозг которой вживлены электроды (иногда они вживлены в прилежащее ядро), и крыса получает возможность стимулировать центр удовольствия одним нажатием на педаль, вызывающую электрический разряд. Если обратиться к результатам исследований 1954 года, то мы увидим, что зафиксированы сотни стимуляций электрического разряда в собственный мозг, которые крыса производили часами. В итоги она умерла от обезвоживания, отказываясь от еды, потому что напрямую получила доступ к вознаграждению. Прилежащее ядро – одна из областей, которая вовлечена в такие феномены, как самостимуляция.
Ученые из Стэнфордского университета провели исследование, во время которого человеку просканировали мозг в момент принятия решения или выбора. Во время сканирования человек ожидает поступления на счет разных сумм денег от нуля до пяти долларов. С помощью сканера исследователи смогли посмотреть на активность прилежащего ядра и увидели, что активность увеличивается, когда ожидается получение большей суммы на свой счет. В другом исследовании, сканируя мозг человека в момент принятия решения, ученые выявили, что по активности прилежащего ядра можно понять, купит человек товар или нет. В третьем исследовании, также использующем сканирование мозга, пациенту в сканере демонстрировали различные изображения, в том числе картинки с едой. Оказалось, что реакция прилежащего ядра на еду предсказывает, какой человек наберет вес в ближайшие несколько месяцев. Эти исследования подтверждают, что есть эмоциональная система, которая оценивает эмоциональные предпочтения человека и ценности с помощью прилежащего ядра и определяет решения человека.
Если, просканировав мозг, можно узнать ценности человека, то появляется возможность задавать любопытные вопросы. Так, в статье журнала Science «Neural Responses to Taxation and Voluntary Giving Reveal Motives for Charitable Donations» авторы задаются вопросом, получает ли человек удовольствие, помогая другим? Известно, что есть два типа систем благотворительности: европейская, в которой предусмотрены больше налоги для населения (деньги из государственного бюджета перераспределяются на благотворительность), и североамериканская модель, в которой налоги меньше, однако больше благотворительных частных фондов, куда люди жертвуют самостоятельно. Какая из систем наиболее устойчивая? Где люди получают больше удовольствия от благотворительной деятельности? Результаты исследования показали: когда человек получает деньги, то активируется его прилежащее ядро, и когда человек жертвует деньги на благотворительность, оно также активируется. Другими словами, мозгу нравится помогать. Исследование также показало, что прилежащее ядро наиболее активно в той ситуации, когда человек отдает деньги добровольно, поэтому в долгосрочной перспективе система добровольных фондов может оказаться более самоподдерживающейся.
Таким образом, эмоциональная система (в теории двух систем она называется системой один) связана с прилежащим ядром, которое кодирует наши ценности. Однако бывают ситуации, когда система один может не справиться. Предметом пристального изучения нейроэкономистов стала ситуация планирования человеком его активности на будущее. Известно, что долгосрочное планирование влечет за собой множество проблем: мы откладываем на пенсию, отказываемся от благ сейчас ради долгосрочных выплат. Довольно часто люди, планирующие будущее, ведут себя нерационально, например, недостаточно откладывают на пенсию и недостаточно покупают медицинских страховок. Долгосрочное планирование – сложная задача для людей. Для ученых эта ситуация описывается межвременным выбором: мы любим получать вознаграждение сейчас и не любим задержанное во времени вознаграждение. Человеку гораздо приятнее, если он знает, что его угостят тортом сейчас, а не через шесть месяцев. В одном из ранних нейроэкономических исследований изучалось взаимодействие разных областей мозга при принятии решения: человеку предлагали взять небольшую сумму денег сейчас или взять крупную сумму, отдаленную во времени. Исследователь Самюэль Макклюр в 2004 году предположил, что системе один (эмоциям и прилежащему ядру) хочется забрать деньги сейчас, но есть более эволюционно новая область – лобные области мозга, которые способны подумать абстрактно о будущих целях (система два). Исследователь предположил, что решение будет зависеть от того, какая из этих областей более активна: если на данный момент времени наиболее активная лобная кора, отвечающая за систему два, то принятие решения сведется к получению большей суммы денег, отложенной во времени, и наоборот. Исследование показало, что при выборе более позднего варианта с большей суммой, у человека активее лобная кора, если же он принимает решение взять деньги сразу – прилежащее ядро.
В мозге человека существуют параллельные и порой конфликтующие системы принятия решений. Система один быстрая, параллельная, автоматическая, ассоциативная, медленно обучающаяся и эмоциональная. В это же время система два – медленная, последовательная, контролируемая, использует правила, подвижная и рациональная. На выбор между системами может повлиять множество факторов: плохое настроение, перенапряжение, алкоголь, подсознательные стимулы и другие. У обеих систем есть свои преимущества, и наука активно изучает, в каких ситуациях следует пользоваться конкретной системой.
Центры анализа и принятия решений в мозге: как мы принимаем решения и что мешает видеть очевидные
Как мы принимаем решения
А как принимаете решения Вы? Действуете ли Вы импульсивно, поддавшись мимолетным эмоциям? Или долго обдумываете каждый Ваш шаг, составляя списки «за» и «против»? Или спрашиваете мнения Ваших родных и близких и позволяете им принимать серьезные решения за Вас? Или, может, полагаетесь на Вашу «развитую интуицию»?
Попробуем разобраться в этих сложных процессах с нейроанатомической точки зрения и также рассмотрим, какие механизмы позволяют (или заставляют) человека принимать рискованные и самодеструктивные решения.
Любопытство не порок
При этом есть люди, которые легко принимают рискованные решения, и есть люди, которые предпочитают лишний раз «не переступать черту».
Почему мы так по-разному определяем и оцениваем потенциальную опасность наших действий?
Центры принятия решения против центров удовольствия
Поскольку в природе все предусмотрено и уравновешено, логично ожидать, что своеобразный «противовес» должен быть и у наших центров удовольствия. Эволюционно он появляется значительно позднее, и, в отличие от центров удовольствия, располагающихся в толще мозга, данная зона находится на поверхности мозга и является частью неокортекса (или новой коры).
Зона, которая нас интересует отвечает за рациональность, исполнительность, анализ рисков и выигрыша и процессы долгосрочного планирования. Эта зона находится в префронтальной коре. Именно здесь происходит (если он происходит) анализ совершаемых или планируемых поступков и их оценка с точки зрения немедленного получения результата или отсроченного, но более крупного выигрыша. Т.е. получу ли я синицу в руках или журавля в небе.
Здесь большое значение имеют и культуральные особенности – так, например, у нас распространено понятие «живем один раз», «наша жизнь настолько непредсказуема, что все равно не знаешь, от чего умрешь» и проч.
Это все достаточно распространённые отговорки, чтобы не задумываться об отдаленных последствиях своих рисковых решений.
К сожалению, у большинства людей срабатывает стратегия «немедленного выигрыша», т.е. доминируют более эволюционно древние, глубинные и примитивные структуры, которые и созревают раньше, и быстрее включается в процесс принятия решений, чем аналитические зоны, которым требуется некоторое время «на раскачку».
Нейромаркетинг против префронтального кортекса
Эффект «немедленного выигрыша» очень успешно эксплуатируют маркетологи, кредитные организации т ритейлеры, призывая купить нас то, что нам на самом деле не нужно, лишь потому что «только сегодня только для вас действуют суперскидки», не давая нам буквально опомниться и запустить наши аналитические зоны.
Наш мозг очень болезненно относится к потенциальным потерям и данную идею, что «мы можем что-то упустить или потерять» широко используют в нейромаркетинге.
У маркетологов есть четкое правило «ограничение времени действия акции/скидки» чтобы мы поторопились принять решение нашей «подкоркой».
Психоактивные вещества (ПАВ) против префронтального кортекса
Вернемся к ситуации употребления ПАВ. То, как люди балансируют между долгосрочными и краткосрочными наградой и наказанием, является важным фактором того, как они относятся к злоупотреблению субстанциями или поведенческим компульсиям (компульсивное переедание, шоппинг, в том числе он-лайн шоппинг). Если люди рассуждают о риске потребления алкоголя примерно в следующем ключе: «Хорошо, ты можешь выпить, но потом ты можешь лишиться водительских прав или получить проблемы на работе, дома», это значит, что они запустили программу анализа своего поведения несколько дальше выпитой рюмки спиртного.
Но большинство, к сожалению, рассуждает так: «лучше я выпью сейчас, а о дальнейших проблемах подумаю по мере их поступления» и выбирают удовольствия здесь и сейчас, несмотря на то что могут получить от этого проблемы.
Такие люди недооценивают долгосрочные риски и переоценивают краткосрочные выгоды. Почему же мы принимаем такие неверные недальновидные решения?
Что мешает нам принимать очевидные решения
Зачастую мы не осознаем этой борьбы, однако она происходит у нас каждый день, начинаясь, у некоторых, с раннего утра, когда мы пытаемся дотянуться до будильника или телефона, но продуманный планировщик с вечера поставил его подальше, чтобы утром до него нельзя было дотянуться. Это пример конструктивной борьбы. Но бывает, что аналитик недооценивает разрушающую силу деятеля, когда тот оказывается в триггерной горячей ситуации.
Так, например, шопоголик, идущий на распродажу «посмотреть, нет ли скидки на определенный товар» гарантированно вернется с кучей ненужных покупок, а человек, неравнодушный к алкоголю, собравшийся на вечеринку с твердым намерением пить там только сок тоже скорее всего не сдержит данного себе слова.
Таким образом наша задача – укрепить позиции аналитика в холодном состоянии.
Шопоголик может взять с собой лишь определенную сумму наличностью и оставить карту дома. А человеку с проблемным алкогольным поведением лучше и вовсе избегать питейных заведений (равно как и вино-водочных отделов в супермаркетах), если же это по каким-либо причинам невозможно может выпить накануне вечеринки противоалкогольный препарат.
Также важным фактором принятия нежелательных решений являются автоматизмы и бездумное, машинальное поведение. Так, например, одно из наиболее бездумных действий – прием пищи, если вы параллельно смотрите телевизор, читаете или зависаете в телефоне.
Почему подростки отличаются высокорискованным поведением?
Наши высшие корковые структуры и, соответственно, аналитические способности полностью созревают с возрастом (одна из составляющих опыта, мудрости).
Мозг подростка имеет незрелый неокортекс, однако, вполне созревшую систему вознаграждения, таким образом юный мозг как бы настроен на поиск и поглощение удовольствий без малейшей возможности их анализа и контроля. Т.е. в силу незрелости контролирующих мозговых структур начало злоупотребления ПАВ в подростковом возрасте чревато злокачественным течением, т.к. подросток нейрофизиологически не в состоянии полностью оценивать риски и последствия своих привычек (таким образом ограничение продажи алкоголя по возрасту имеет четкие нейрофизиологические основания!).
Под воздействием ПАВ развитие этих зон затормаживается и человеку уже и в зрелом возрасте сложно контролировать свое импульсивное поведение.
Более того, у ряда молодых людей, злоупотреблявших метамфетаминами по данным фМРТ (это способ, оценивающий уровень метаболизма глюкозы и соответственно активность конкретной мозговой зоны) активность префронтального кортекса была заметно снижена, что клинически выражалось во-первых, трудностью решения определенных аналитических тестовых заданий, во-вторых, быстрым рецидивированием после выхода из лечебной программы.
Вопрос, что в данной ситуации является первичным – повреждающее действие психостимуляторов или изначально невысокая активность центра принятия решений, остается открытым.
В любом случае нам необходимо помнить, что для «включения» аналитических зон (которые имеются у каждого!) требуется определенное время, после чего, в «холодном состоянии» нам будет проще проанализировать наши желания и прихоти на предмет того, являются ли они нашими истинными потребностями, или они продиктованы низшими подкорковыми структурами и мы, не включая кору, идем у них на поводу.
#пронауку: как мозг принимает решения без нашего участия
Запахи и звуки воспринимаются не так, как визуальная информация. Считается, что с помощью глаз человек получает максимум информации, которая затем обрабатывается мозгом. То, что мы видим, — это результат работы нейронов. Картинка, которая предстает перед нами за секунды, на самом деле проходит долгий «зрительный путь» и складывается из прошлого опыта. Простой пример — способность читать слова, в которых переставили местами буквы. Мозг адаптирует увиденное к привычному, поэтому нсемотря на то что бкувы в эитх солвах пеерутпаны, их вомзожон прочетсь.
Умение быстро обрабатывать информацию иногда приводит к искажению реальности. На этом диссонансе базируются многие логические задачи. Например, при ответе на вопрос «Сколько животных каждого вида Моисей взял с собой на ковчег?» большинство отвечает «по паре». Так же решили и многие участники исследования Университета Глазго. Но правильный ответ «ни одного», ведь строил ковчег Ной, а не Моисей. Мозг нашел максимально короткий путь к решению задачи, взяв факты, лежащие на поверхности, и ошибся. У тех, кто ответил правильно, ученые зафиксировали активность сразу в нескольких областях мозга, включая префронтальную и поясную кору.
Быстро — не всегда качественно
Многие участники упомянутого эксперимента смогли дать правильный ответ, взяв время для раздумий. Проницательные участники исследования предположили, что задача с подвохом, но в большинстве случаев мы принимаем решения мгновенно. Бессознательная система выполняет важную функцию — способствует сохранению ресурсов, ведь интеллектуальная деятельность требует немало энергии. Работая для помощи, она иногда вредит.
Кто стоит за свободой выбора
Маркетологи нередко пользуются знаниями о логике бессознательного. Например, новый низкокачественный продукт поставляют в коробке, дизайн которой похож на упаковку известного бренда. Некоторые покупатели в магазине действуют на автомате: надо как можно скорее купить все необходимое, чтобы не тратить на это время. Даже если вы понимаете, что это другая марка, подсознание выдает приятные ассоциации, которые сформировались благодаря продукту известного бренда.
Память устроена сложно, и иногда она просто сбивает с толку. Бывает, вы несколько раз в день вспоминаете об одном и том же. Например, планируете поздравить друга с днем рождения по телефону, а перед сном понимаете, что так этого и не сделали. Или идете на кухню, чтобы сделать чай, и в итоге забываете, зачем пришли, а собравшись в магазин за солью, покупаете другие продукты. Проблемы с памятью могут усиливаться с возрастом и появляться в результате болезней, но подобные эпизоды происходят почти с каждым. Все дело в устройстве мозга, а именно центре формирования привычек. Он ответственен за процедурную память, благодаря которой мы можем, не задумываясь, почистить зубы, дойти до метро по старому маршруту и не забываем, как ездить на велосипеде. Привычки значительно упрощают жизнь и позволяют делать несколько дел одновременно, выполняя одно из них в фоновом режиме.
Новые знания требуют подключения гиппокампа — участка мозга, ответственного за эпизодическую память. Он помогает человеку обучаться, но уходит на второй план при включении «автопилота». Это интересное свойство мозга объясняет, почему полезно путешествовать, учиться и искать новую информацию. Но вернемся к поздравлению друга, некупленной соли и неприготовленному чаю. Процедурная память не учитывает ваши новые пожелания, она заставляет мозг работать неосознанно. Поэтому вы проверяете почту и забываете, что собирались звонить по телефону, достаете из холодильника молоко вместо того, чтобы поставить чайник, а в магазине обращаете внимание на другие продукты.
Бессознательный набор веса
Этот механизм распространяется на многие сферы жизни. Например, вы неосознанно покупаете попкорн, если часто бываете в кино, или заказываете пирожное за ужином, когда не голодны. Система привычек срабатывает первой, отключая голос префронтальной коры. Последняя помогла бы критически оценить ситуацию, начиная с вопроса «действительно ли я голоден?». Но мы привыкаем есть за просмотром фильма, когда в реальности организм не испытывает такой потребности. В результате — проблемы с весом.
Визуализация в науке
Методы вроде трансерфинга реальности часто причисляют к самовнушению. Но ученые считают, что визуализация действительно способна приблизить человека к достижению цели. Дело в том, что воображение и детальное продумывание образов и действий активизируют области мышления, которые работают в реальных ситуациях. Вы фантазируете, а мозг создает новые нейронные связи, в которых содержится опыт, подкрепленный деталями. Чем чаще человек представляет желаемое, тем больше у него уверенности в том, что оно реально, и тем активнее подсознание начинает искать способы его реализации.
Как избежать обмана
Единственный способ предотвратить ошибку — подключить сознание и критически оценить ситуацию. Префронтальная кора, которая была активна у некоторых участников эксперимента Университета Глазго, заставляет скептически относиться к, казалось бы, очевидным фактам. Сейчас модно призывать к осознанности, говоря о медитации и самосовершенствовании, но это не просто аффирмации коучей и психологов, а научно доказанный факт. Концентрируя внимание, человек может улучшить работу мозга и приучить себя критически оценивать поступающую информацию.