Современная нейробиология привыкла рассматривать мозг как набор специализированных систем. Внимание, память, язык – каждая функция связана с определенной нейронной сетью, и ученые долгое время изучали их по отдельности. Такой подход привел ко многим открытиям, но оставил без ответа главный вопрос: как из взаимодействия этих разрозненных частей рождается единое сознание и целостный разум? Исследователи из Университета Нотр-Дам предложили новый взгляд на эту проблему, изучив с помощью передовых методов нейровизуализации, как общая организация мозга порождает интеллект.
Психологи давно заметили, что когнитивные навыки – такие как внимание, память, восприятие и владение языком – тесно связаны. Люди, показывающие высокие результаты в одной области, как правило, успешны и в других. Эту закономерность называют «общим интеллектом», и она влияет на эффективность обучения, решения проблем и адаптации в самых разных сферах жизни. По словам Арона Барби, профессора психологии из Нотр-Дама, «нейробиология очень преуспела в объяснении того, что делают конкретные сети, но гораздо меньше – в объяснении того, как из их взаимодействия возникает единый, слаженный разум».
Чтобы найти ответ, команда ученых во главе с Барби и ведущим автором исследования Рэмси Уилкоксом проверила концепцию, известную как «теория сетевой нейронауки». Согласно этой теории, общий интеллект – это не какая-то отдельная способность или область в мозге, а скорее свойство, отражающее эффективность структуры и слаженность работы всех его сетей. Вместо того чтобы искать, где находится интеллект, исследователи задались вопросом, как он возникает из-за глобальных принципов работы мозга – то есть, как распределенные сети общаются и совместно обрабатывают информацию.
Для проверки своей гипотезы команда проанализировала данные визуализации мозга и когнитивных тестов 831 взрослого участника проекта «Коннектом человека» (Human Connectome Project), а также данные независимой группы из 145 человек. Объединив показатели структуры и функционирования мозга, ученые создали подробную картину его крупномасштабной организации. Они обнаружили, что интеллект зависит от того, насколько эффективно нейронные сети координируют свои действия и реорганизуются для решения различных задач.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, подтвердили четыре ключевых положения теории. Во-первых, интеллект не сосредоточен в одной сети, а возникает в результате обработки информации, распределенной по многим системам. Во-вторых, успешная координация требует мощной интеграции и каналов связи на большие расстояния. Профессор Барби описал это как «сложную систему соединений, которые служат своего рода «короткими путями», связывающими удаленные области мозга». В-третьих, эта интеграция зависит от регуляторных узлов, или «хабов», которые управляют потоками информации и дирижируют активностью сетей. Наконец, общий интеллект требует баланса между локальной специализацией и глобальной интеграцией.
У всех участников исследования различия в уровне общего интеллекта соответствовали именно этим особенностям крупномасштабной организации мозга, а не активности какой-либо одной области или традиционной «сети интеллекта». «Общий интеллект становится видимым, когда познавательная деятельность скоординирована, – отмечает Барби, – когда множество процессов должны работать вместе в рамках ограничений всей системы».
Полученные выводы имеют значение далеко за пределами понимания человеческого разума. Этот подход помогает объяснить, почему интеллект развивается в детстве, снижается в старости и особенно уязвим при обширных травмах мозга – во всех этих случаях меняется именно крупномасштабная координация, а не изолированные функции. Результаты также вносят вклад в дебаты о будущем искусственного интеллекта. Если человеческий интеллект зависит от организации всей системы, а не от одного универсального механизма, то для создания сильного ИИ может потребоваться нечто большее, чем простое масштабирование узкоспециализированных инструментов. «Человеческий интеллект определяется гибкостью, и это отражает уникальную организацию человеческого мозга», – заключил Барби.