Мыши оказались способны к избирательному вниманию
Американским ученым впервые удалось показать способность мышей к определению релевантного стимула среди нескольких — избирательному вниманию. Это определили с помощью эксперимента, в ходе которого мышам необходимо было следить за двумя экранами во время пробежки в колесе. Статья опубликована в журнале Current Biology.
Избирательное внимание (способность выделять нужный стимул на общем фоне) при зрительном поиске помогает как эффективно находить нужную информацию, так и игнорировать отвлекающую. Эта способность хорошо развита у людей и некоторых других видов приматов, так как требует точного контроля визуального внимания. Мозг грызунов устроен проще мозга приматов (это, в частности, выражается в ограничении их когнитивных и зрительных функций); однако, многочисленные эксперименты с лабораторными животными показали, что мышей и крыс можно эффективно обучить использовать звуковые и визуальные стимулы в качестве подсказок: например, для изучения работы пространственной памяти.
Тем не менее, до сих пор не было известно, могут ли грызуны использовать внешние стимулы для контроля зрительного внимания, иными словами — обладают ли они избирательным зрительным вниманием подобно приматам. Для того, чтобы проверить это, Лупэн Ван (Lupeng Wang) и Ричард Краузлис (Richard J. Krauzlis) из Национального глазного института в Бетесде (Мэриленд) провели серию экспериментов, в ходе которого мышам, бегающим в колесе, транслировали информацию на два экрана, расположенные с двух сторон от животного.
Эксперимент был построен по парадигме Познера (англ. Posner cueing task). В начале эксперимента оба экрана пустые; затем — слева или справа — появляется подсказка, обозначающая место дальнейшего появления стимула. В качестве зрительного стимула ученые использовали изменение ориентации линий в пятнах Габора: в качестве подсказки использовалось пятно с вертикальными линиями, а в качестве стимула — пятно с диагональными линиями. Мыши были обучены получать угощение после смены ориентации линий, а скорость их реакции проверялась при помощи специальной пипетки со сладкой смесью.
Эксперимент проходил в три этапа. На первом этапе мышам необходимо было реагировать на смену ориентации линий (лизнуть пипетку) вне зависимости от того, в каком месте появился стимул, при этом игнорируя его отсутствие (если линии не менялись ни слева, ни справа). На втором этапе угощение можно было получить, если стимул появлялся в том же месте, где и подсказка; также на втором этапе эксперимента был блок заданий, в котором подсказок не давали вообще: тогда угощение можно было получить в том случае, когда смена ориентации линий происходила и слева, и справа. Наконец, во время третьего этапа эксперимента угощение можно было получить только в том случае, если стимул появлялся там же, где и подсказка (в отличие от первого этапа, в котором место появления стимула не зависело от факта получения угощения).
Результаты первого этапа эксперимента показали, что мыши на 17 процентов чаще лизали пипетку в том случае, если стимул появлялся в том же месте, что и подсказка, кроме того, время их реакции было быстрее на 50 миллисекунд. Отсутствие какой-либо подсказки на втором этапе эксперимента также сказалось на точности (на 18 процентов ниже) и времени реакции (больше на 70 миллисекунд).
В поведении мышей наблюдался показатель, характерный для работы избирательного внимания, — уменьшенное время реакции при соответствии стимула месту подсказки (и увеличенное — при ее полном отсутствии). Кроме того, результаты третьего эксперимента показали, что мыши могут использовать зрительную информацию для эффективного игнорирования нерелевантных стимулов — то есть в том случае, если его появление не приведет к появлению угощения (это также эффективно делают и люди). Авторы, таким образом, отмечают, что, несмотря на отличия работы зрительной системы от приматов, мышей можно использовать в качестве моделей для изучения избирательного внимания в лабораторных условиях.
Внимание изучают и среди других животных. Например, недавно ученые выяснили, что гормон окситоцин заставляет собак уделять больше внимания людям, настроенным дружелюбно, чем тем, кто может представлять потенциальную угрозу.
Елизавета Ивтушок
Повышение когнитивных усилий нивелировалось снижением их качества
Австралийско-британская научная группа пришла к выводу, что рецептурные психостимуляторы, зачастую применяемые работниками и студентами для повышения производительности, повышают уровень когнитивных усилий, но снижают их качество, что нивелирует этот эффект. Отчет о работе опубликован в журнале Science Advances. В мире набирает популярность использования рецептурных психостимуляторов, также известных как «когнитивные улучшители» (cognitive enhancers, «smart drugs»), здоровыми людьми с целью повысить производительность труда или академическую успеваемость. При этом научная обоснованность подобных практик, как минимум, неоднозначна. Результаты клинических исследований подобных препаратов, как правило, получены на пациентах, и касаются отдельных параметров умственной деятельности. При этом современный человек в повседневной жизни и на работе часто сталкивается с ситуациями, которые с математической точки зрения представляют собой сложные вычислительные задачи класса NP и для оптимального решения требуют системного подхода (алгоритма), а не простого перебора. Сотрудники Мельбурнского и Кембриджского университетов под руководством Питера Боссартса (Peter Bossaerts) пригласили для участия в двойном слепом рандомизированном контролируемом исследовании 40 здоровых добровольцев (23 женщины и 17 мужчин) в возрасте от 18 до 35 лет. Каждый из них прошел четыре сессии с недельным интервалом, в течении которых случайным образом принимал в стандартной дозе «когнитивные улучшители» метилфенидат (используется для лечения синдрома дефицита внимания с гиперактивностью и схожих расстройств), декстроамфетамин (по схожим показаниям), модафинил (для лечения нарколепсии и обструктивного апноэ во сне) или плацебо. После приема препаратов в ходе каждой сессии участников просили решить восемь разных по сложности примеров программно симулированной классической задачи о рюкзаке. Эта NP-полная задача комбинаторной оптимизации состоит в том, чтобы максимально рационально наполнить рюкзак ограниченной грузоподъемности предметами разной массы и ценности из предложенного набора. В общей сумме добровольцы корректно решили 50,3 процента примеров. Как и ожидалось, пропорция правильных попыток снижалась с увеличением сложности. Прием психостимуляторов на вероятность нахождения правильного решения значимо не влиял (р = 0,11). При этом он существенно повышал время, затрачиваемое на пример, и количество перемещений предметов (то есть мотивацию и обусловленную ей производительность), однако снижал среднее прибавление в ценности на одно перемещение (то есть качество прилагаемых усилий), причем для сложных заданий в случае неудачи итоговое качество приближения также снижалось. Эффективность психостимуляторов как «когнитивных улучшителей» негативно коррелировала с их индивидуальными способностями по решению подобных задач, определенных в сеансе с плацебо. Чем ниже было качество усилий участника в этом сеансе, тем выше оно становилось под действием активных препаратов, и наоборот — так что добровольцы с исходным уровнем ниже среднего после приема препарата превышали его, а с уровнем выше среднего — спускались ниже этой отметки (по мнению авторов работы, это может объяснить, почему психостимуляторы работают при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью). Что интересно, при индивидуальной оценке действия отдельных препаратов у каждого участника эффективности декстроамфетамина и метилфенидата (действие которых на нейромедиаторы считается схожим) коррелировали друг с другом негативно, а декстроамфетамина и модафинила — позитивно. В 2020 году американские исследователи показали, что кофеин повышает продуктивность при решении задач, однако не добавляет креативности и не влияет на рабочую память. Тремя годами ранее их соотечественники выяснили, что приложения для тренировки ума на самом деле не помогают существенно развить когнитивные способности — их эффективность незначительна и схожа с таковой у обычных видеоигр. Поправка После публикации мы уточнили качественные исходы в случае сложных задач
