В головном мозге человека есть встроенный «GPS-навигатор», который опирается на воспоминания о прошлом опыте путешествий для создания будущих маршрутов. Но как это работает, когда человек попадает в новую среду? Как успешно управлять уже имеющимися знаниями? Что происходит в головном мозге, когда мы приезжаем в новый город и пользуемся технологией спутниковой навигации, чтобы добраться до места назначения?
Ученые из Университетского колледжа Лондона изучили эти вопросы и пришли к выводу, что когда человек использует спутниковую навигацию чтобы добраться до места назначения, это «отключает» части мозга, которые можно было бы использовать для самостоятельного построения маршрутов.
В предыдущем исследовании ученые провели для участников эксперимента экскурсию по улицам Сохо в Лондоне, а затем использовали функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для сканирования их мозга в тот момент, когда испытуемые рассматривали 10 видеороликов с различными смоделированными маршрутами по этим улицам. Одним добровольцам приходилось принимать решение на перекрестках, какой кратчайший путь будет до заданного места назначения, другие же получили инструкцию о том, куда сворачивать на каждом перекрестке.
Таким образом команда исследователей изучила активность в гиппокампе – области мозга, которая участвует в процессе запоминания и навигации, а также в коре головного мозга, отвечающей за планирование и принятие решений. Судя по всему, во время самостоятельного поиска маршрута человеком его гиппокамп кодирует две различные карты окружающей среды: в одной он отслеживает расстояние до конечного пункта по прямой с помощью лобной области гиппокампа, в другой – «правильный» маршрут к цели, который регулируется задней областью.
Во время составления маршрута гиппокамп действует как гибкая система наведения, которая переключается между двумя этими «картами» в соответствии с изменяющимися требованиями. Активность в задней области гиппокампа действует как сигнал самонаведения, когда цель становится ближе.
В рамках своего нового исследования ученые проанализировали расположение улиц в видеороликах и вычислили различные закономерности, например, со сколькими другими улицами связаны маршруты и насколько близко к центру района они проходят. Научная группа также повторно просмотрела результаты фМРТ из предыдущей работы, чтобы отследить активность мозга, которая возникала во время перехода участников эксперимента на новую улицу.
Карта Лондона. Синим обозначены простые для самостоятельной навигации улицы, красным — сложные.
Когда добровольцы перемещались самостоятельно без помощи навигатора и выходили на новые, неизвестные им улицы, в их гиппокампе и префронтальной коре головного мозга наблюдались всплески активности. Уровень активности становился еще выше, когда увеличивалось число вариантов, куда можно было отправиться.
Исследование также показало, что активность в передней части гиппокампа связана со свойством, называемым сосредоточенностью. Кроме того, ученые наблюдали активность в префронтальной коре участников, когда они были вынуждены делать крюк и перестраивать свой маршрут. Но когда испытуемые следовали инструкциям навигатора, активность в этих участках как бы «выключалась».
«Если у вас возникли трудности во время поиска нужных улиц в городе, вероятно, вы слишком многого требуете от гиппокампа и префронтальной коры. Наши результаты согласуются с моделями, в которых гиппокамп имитирует возможные пути, в то время как префронтальная кора помогает нам спланировать, какие именно из них приведут нас к месту назначения. Когда у нас есть технологии, которые сообщают нам, по какому маршруту идти, эти части мозга просто не реагируют на сети улиц, которые находятся перед нами. В этом смысле мозг просто отключается и не «интересуется» происходящим вокруг нас», – отмечает ведущий автор исследования Хьюго Спирс (Hugo Spiers).
Ранние исследования продемонстрировали, что гиппокамп лондонских таксистов более развит, чем у среднестатистического человека, поскольку они учатся запоминать все улицы и достопримечательности центра Лондона. Согласно последним экспериментам, гиппокамп водителей, которые следуют советам навигаторов, не участвует в процессе построения маршрутов, тем самым ограничивается изучение городской уличной сети.
Команда исследователей также проанализировала уличные сети крупных городов по всему миру, чтобы представить картину того, насколько легко на них можно ориентироваться. С его сложной сетью маленьких улочек Лондон особенно сильно нагружает гиппокамп жителей и гостей столицы Великобритании. Гораздо меньше умственных усилий на навигацию требуется на острове Манхэттен в Нью-Йорке – в большинстве случаев вы можете идти только прямо, влево или вправо.
Следующим этапом исследования станет сотрудничество со смарт-тек компаниями, разработчиками и архитекторами, которое поможет в разработке пространства, где людям будет легче ориентироваться. Новые данные позволяют им изучить макет города или здания и предположить, как системы памяти мозга будут на это реагировать. Например, исследователи могли бы посмотреть под новым углом на макеты домов и госпиталей, чтобы определить сложные участки для восприятия людьми с деменцией и помочь сделать их более легкими для ориентирования. Кроме того, они могут помочь в процессе проектирования новых зданий, которые с самого начала предназначены для людей, страдающих от этого недуга.
Понимание того, как городская среда влияет на мозг человека, имеет важное значение. В данный момент исследовательская группа изучает, как физическая и познавательная активность влияет на работу мозга. Возможно, навигаторам найдется свое применение в этой работе.
Связь схемы городов и поведения человека была выявлена еще в 1980-х годах, но это первое исследование, которое выявило влияние этой структуры на головной мозг.
Научная работа опубликована в журнале Nature Communications 21 марта 2017 года.
DOI: 10.1038 / ncomms14652
Источник
