Ученые из Великобритании исследовали особенности мозга синестетов с помощью функциональной МРТ. Они установили, что синестезия ведет к более эффективному использованию имеющегося нейронного ресурса при выполнении задачи на визуальную рабочую память.
Мозг синестета сильнее активируется в момент запоминания, но при последующем воспроизведении демонстрирует обратный эффект, тем самым подтверждая гипотезу о развитой специфичности нейронов.
Феномен синестезии
Многие личности с выдающейся памятью обладали такой особенностью, как синестезия. Этот феномен проявляется в тот момент, когда человек ассоциирует ощущения одной модальности с другой. К примеру, обычному человеку, чтобы найти отличающиеся символы на картинке ниже (слева) потребуется значительно больше времени, чем синестету, потому что последний видит ее совершенно иным образом (изображение справа).
Так, известный советский мнемонист Соломон Шерешевский воспринимал шум как клубы пара, видел тона разной частоты как полосы разной ширины, приписывал голосам цвет и различные свойства материала («желтый» и «рассыпчатый» голос). Подобным талантом обладали многие выдающиеся личности: Набоков, Кандинский, Римский-Корсаков.
Нейрофизиологические корреляты синестезии
Однако, до сих пор остается непонятным, что из себя представляет синестезия с точки зрения человеческого мозга. Существуют несколько гипотез.
Согласно идеи Гари Баргари, у синестетов области восприятия различных модальностей граничат друг с другом и могут пересекаться. Например, область, ответственная за зрительные ощущения, частично накладывается на область, ответственную за звуковые. Области, отвечающие за восприятие цвета, пересекаются с ответственными за распознавание цифр (графемно-цветовая синестезия (1% популяции), при которой черные символы воспринимаются как цветные).
Другая теория гласит, что синестезия возникает как следствие увеличения функциональной связности в нижней височной и верхней теменной долях, а также из-за общего увеличения количества серого вещества в нижней височной доле, шпорной (calcarine sulcus) и лингвальной (lingual) бороздах.
При этом синестезия предполагает более качественную работу нейронов данных отделов, отвечающих за кодирование конкретных объектов. У обычного человека кодирование некого предмета задействует ряд нейронов, которые затем будут активироваться в момент воспроизведения. Предполагается, что у синестетов для кодирования объекта задействуется большее количество нейронов.
Вышеописанная теория называется «моделью сенсорного включения» и может объяснять деятельность визуальной рабочей памяти. Согласно ей, визуальная рабочая память – это результат включения нейронов сенсорных областей (визуальной коры) в процессе воспроизведения, которые изначально кодировали специфические признаки объекта. Так, к примеру, если за восприятие вертикальных полос отвечал нейрон А, он же будет активироваться, если мы будем думать об этой полосе. Соответственно, чем больше нейронов кодируют объект, тем больше задействуется ресурсов визуальной рабочей памяти и тем сильнее след памяти.
Эта теория идет вразрез с предположением, что рабочая память всецело зависит от функционирования префронтальной коры. Исследования с применением магнитной стимуляции продемонстрировали возможность локализации визуальной рабочей памяти именно в затылочно-височной коре, в то время как префронтальная кора выступала лишь дополнительной зоной, адаптирующейся под конкретные задачи.
Синестезия и память
Чтобы проверить, может ли эта теория объяснить особенности работы мозга при синестезии, группа ученых из Великобритании провела эксперимент, в котором сравнила работу мозга у графемно-цветовых синестетов и обычных людей (молодых и взрослых, соответственно 21-32 года и 59-81 лет).
Ученые предложили участникам выполнить две задачи на визуальную рабочую память, пока те находились в фМРТ сканере. Первая задача – отсроченное воспроизведение объекта по ассоциации с его парой (DPA-задача). В ней требуется при предъявлении подсказки представить себе второй объект из пары, некоторое время удерживать его в памяти, а затем сравнить его с изображением, которое покажут ученые.
Вторая задача – отложенное сопоставление объекта с исходным (DMS-задача). В этом случае участнику показывают объект, он должен его удерживать некоторое время в памяти, после чего ему показывают другой или тот же самый объект. Респондентам необходимо ответить, является ли новый объект исходным или нет. В качестве стимулов в обеих задачах использовались изображения бесцветных абстрактных фракталов.
Как можно видеть из схемы эксперимента, обе задачи состояли из трех стадий: узнавания подсказки, удержания правильного ответа в рабочей памяти (визуальной) и воспроизведения объекта.
В момент удержания изображения в нашем сознании формируется ментальный образ правильного ответа. Его репрезентация занимает те же нейроны, которые использовались при его кодировании. Это позволяет меньше нагружать мозг, включая только специфичные для данного объекта нейроны.
После анализа полученных данных, ученые обнаружили, что в момент узнавания подсказки нейроны синестетов демонстрировали бОльшую активность. Таким образом, их мозг был как бы более чувствительным к внешним стимулам.
В то же время, в момент воспроизведения необходимого изображения активность зрительной, нижней височной и фронтальной областей у синестетов оказалась снижена. То есть на этапе воспроизведения мозг был более специфичным к конкретному воспоминанию, включая строго определенные нейроны.
Еще одно отличие наблюдалось в активации правой нижней височной доли и правой периринальной коры. Более сложная задача (DPA-задачи) сильнее затрагивала эту область у взрослых респондентов. Молодые участники и синестеты сильнее задействовали эти области при выполнении более легкой задачи (DMS-задачи).
Помимо этого, ученые обнаружили, что более простая задача по сопоставлению объектов в памяти (DMS-задача) активировала сильнее левую среднюю фронтальную извилину, в то же время более сложная с когнитивной точки зрения DPA-задача активировала левую переднюю и правую нижнюю лобные извилины.
Из графиков, показанных выше, видно, что обе задачи в большей степени задействуют лобную кору у молодых и взрослых респондентов. Подобный феномен называется сдвигом активности в переднем направлении и характеризует возрастные изменения работы мозга.
Итоги исследования
В соответствии с полученными результатами можно констатировать факт, что нейронная популяция, ответственная за кодирование стимулов более обширна у синестетов в сравнении с другими участниками, но при воспроизведении стимула она сужается до наиболее значимых нейронов.
В отличие от синестетов, у обычных людей с возрастом наблюдается обратное явление – снижение чувствительности зрительных нейронов. Вследствие этого в нижней части зрительной коры количество активируемых нейронов для кодирования одного объекта увеличивается, то есть теряется специфичность нейронов к визуальным объектам. Так в ряде исследований было показано, что в то время как у молодых респондентов активизировались различные зоны мозга для изображений лиц, слов, домов, у более взрослых наблюдалась активность во всех областях вне зависимости от категории.
Как видно из этой работы, словно для компенсации потери специфичности, с возрастом обычные респонденты сильнее активируют префронтальную кору (при том делают это ассиметрично). Исследование проливает свет на различия мозговой активности синестетов и обычных людей, подтверждая идею нейрональной специфичности.
Текст: Никита Отставнов