Как мозг трансформирует время и создает окружающий нас мир

Мозг не просто воспринимает настоящее и запоминает прошлое: наши воспоминания меняются под воздействием текущих событий, а то, что мы считаем «настоящим», на самом деле — синтез событий недалекого прошлого. Нейроисследователь Дария Клеева рассказывает о том, как мы воспринимаем время и при чем тут кино, зрительные иллюзии и шизофрения.

Сталкиваясь со словосочетанием «зрительная иллюзия», мы думаем о необычных и курьезных примерах, демонстрирующих нам яркие расхождения между нашим субъективным опытом и окружающей нас объективной реальностью. Например, глядя на решетку Германа, мы видим темные пятна на пересечении белых линий, образуемых черными квадратами. А в случае с иллюзией Фрэзера наблюдаем ложные спирали вместо последовательности кругов с уменьшающимся радиусом.

Кому-то эти примеры покажутся забавной игрой мозга, которая не имеет отношения к повседневному опыту. Однако расхождения между тем, что мы воспринимаем, и тем, что существует на самом деле, могут не только незаметно для нас присутствовать даже в обыденных элементах зрительного восприятия, но и ложиться в основу крупных культурных явлений.

Примером такого явления служит кинематограф, за возможностью технического воплощения которого стоит стробоскопический эффект — ощущение движения, возникающее как результат предъявления варьирующихся изображений одного и того же предмета через короткие интервалы времени.

Стробоскопический эффект является частным случаем так называемого фи-феномена, который был открыт Максом Вертгеймером в начале ХХ века и исследования которого заложили основу гештальт-психологии. Фи-феномен наблюдается в рамках последовательного предъявления двух источников света с разным временным интервалом. Если интервал большой (больше 200 миллисекунд), то источники света воспринимаются раздельно. Если интервал меньше 30 миллисекунд, то возникает ощущение, что источники загораются одновременно. Оптимальный интервал в районе 60 миллисекунд порождает ощущение движения одного источника из одной локации в другую. Если же первый и второй источники отличаются по цвету, то в ходе иллюзорного движения возможно наблюдать и смену цвета с первого на второй в середине траектории.

Фи-феномен демонстрирует способность зрительной системы воспринимать «беспредметное» движение в чистом виде в отсутствие какой-либо стимуляции в заданный момент времени. Это значит, что сознательное переживание нельзя объяснить посредством разбиения на элементарные составляющие («источник 1» + «источник 2») и что оно может являться продуктом более сложных процессов интеграции информации, которые создают следующую совокупность: «источник 1» + «шлейф движения» + «источник 2». Таким образом, целостное содержание нашего субъективного опыта не является суммой его частей.

Справедливо было бы задаться вопросом: является ли фи-феномен настолько выраженным, чтобы рассматривать его на фундаментальном уровне и на его основе делать выводы относительно функционирования мозга в целом, ведь создается впечатление, что при определенных параметрах эта иллюзия мимолетна: то ли «шлейф» был, то ли его не было.

Однако средства нейровизуализации позволяют увидеть, что даже на уровне первичной зрительной коры находятся закономерности в активации, которые указывают на то, что мы действительно запечатлеваем «шлейф», соединяющий первый и второй источники.

В одном исследовании участникам предъявлялись мерцающие точки (контрольное условие), фи-феномен с использованием тех же точек и реальное движение точек. В первичной зрительной коре наблюдались два участка активации (A), соответствующие расположению мерцающих точек. Между этими двумя участками в сопоставлении с контрольным условием обнаружилась активация в ответ на реальное движение (B) и на фи-феномен ©. Таким образом, активация в первичной зрительной коре между репрезентациями двух точек отражает их соединение посредством иллюзорной траектории в случае с фи-феноменом.

Фи-феномен не только является примером того, как мозг на основе изолированных стимулов формирует целостный опыт, — этот феномен также характеризуется следующим парадоксом: мы воспринимаем «шлейф» движения или смену цвета до того, как в нашем опыте появляется второй источник. Однако на объективном уровне это может происходить только после того, как второй источник света загорелся. В противном случае и направление «шлейфа» было бы случайным, и смена цвета не обязательно должна была бы происходить. Значит, наш субъективный опыт не синхронизирован с тем, что предъявляется на объективном уровне. Это — проявление постдиктивных свойств обработки информации мозгом: восприятие какого-либо стимула может влиять на опыт восприятия предыдущего стимула, то есть восприятие второго источника света влияет на перцепт, относящийся к первому источнику, и следующий за ним интервал.

Наш мозг словно постоянно оглядывается назад и по-новому интерпретирует и переживает ранее зафиксированную информацию из внешней среды.

Как именно осуществляется указанная постдикция? Философ сознания Дэниел Деннет предлагает две интерпретации. В соответствии с первой мы сознательно воспринимаем первую и вторую точки изолированно, после чего активизируется процесс перезаписи воспоминаний и в кратковременной памяти образуется последовательность «точка + шлейф + точка». В соответствии со второй интерпретацией мы сознательно воспринимаем первую точку, а интервал и вторая точка интегрируются на неосознанной стадии и «выводятся» в сознание как единый перцепт — «шлейф + точка»

В дополнение ко второй интерпретации Деннета можно привести «двуступенчатую модель» восприятия. В соответствии с ней мы никогда не воспринимаем стимулы в реальном времени их предъявления, но осуществляем это с некоторой отсрочкой.

Более того, длительность объективного стимула не «накладывается» на время этой отсрочки, а лишь оказывается в субъективном опыте как некий атрибут или ярлык. То есть в рамках этой модели восприятие оказывается дискретным, и на каждый дискретный «отсчет» в сознании воспроизводится интегрированный перцепт, объединяющий в себе то, что происходило в малом временном окне (сотни миллисекунд) до текущего момента.

Возможность постдиктивного обусловливания восприятия фи-феномена подтверждается рядом экспериментов, в которых испытуемым предъявлялось два квадрата, симметрично расположенных относительно фиксационной точки. Через секунду эти квадраты меняли свое положение на зеркальное, и их поворот относительно фиксационной точки мог восприниматься либо по часовой стрелке, либо против. В одной из сессий испытуемым предлагали усилием воли контролировать направление переворота в зависимости от звукового тона, который они слышали. Например, если звучал низкий тон, участники должны были попытаться увидеть движение по часовой стрелке, а если высокий — то против. При этом побуждающий звуковой тон, длящийся 16 миллисекунд, объективно предъявлялся либо до переворота, либо после.

Полученные результаты оказались в пользу постдиктивного объяснения фи-феномена: участники смогли контролировать иллюзорное направление переворота не только в тех случаях, когда побуждающий звук воспроизводился до самого переворота, но и в тех, когда побуждение происходило после! А временное окно между переворотом квадратов и звуковой стимуляцией в ряде случаев составляло 300 миллисекунд, что не препятствовало произвольному влиянию на направление фи-феномена. То есть в течение 300 миллисекунд после того, как объективно осуществлялся переворот, участник мог задним числом модулировать содержание своего сознательного опыта относительно этого переворота!

Значение зафиксированного временного окна, в котором постдиктивный контроль был эффективен, может не являться случайным, поскольку именно в промежутке до 300 миллисекунд после предъявления зрительного стимула реализуются процессы первичной зрительной обработки, что отражается на типичных электрофизиологических коррелятах. И в рамках восприятия фи-феномена именно эти корреляты оказались чувствительны к градациям иллюзорного движения.

Примеры постдикции в восприятии не ограничиваются зрительной системой и фи-феноменом. В тактильном домене известна иллюзия «кожного кролика» (cutaneous rabbit). Для ее реализации необходимо два раза быстро постучать по одному участку руки, а затем — один раз по другому, отдаленному. Тогда возникнет иллюзия, что второе прикосновение к руке смещается в сторону отдаленного участка, что и создает ощущение, словно по руке скачет кролик. И опять же, как и в случае со зрительным фи-феноменом, окно эффективной постдикции составило 300 миллисекунд между постукиваниями.

При этом было продемонстрировано, что кролик может «выскакивать» за пределы тела. Если механически воздействовать на подушечки левого и правого указательных пальцев, на которых также расположена палочка, соединяющая их, то участники отмечали, что постукивание следовало и вдоль палочки, то есть вне пальцев. Это может означать, что мозг включает в карту тела и те объекты, с которыми оно взаимодействует.

Ниже представлен пример «аудиовизуального кролика». Мы можем наблюдать два последовательно мерцающих источника света. В случае когда мерцающие источники света синхронизированы с тремя звуковыми тонами, возникает иллюзия мерцания в середине траектории одновременно со вторым звуковым тоном.

Примером иллюзии, объяснение которой может не ограничиваться исключительно постдиктивными механизмами, является «эффект задержки вспышки» (flash-lag effect). Представьте себе, что перед вами непрерывно движется объект и в определенный момент под ним неожиданно появляется небольшая вспышка. В этом случае движущийся объект как будто оказывается впереди вспышки, хотя объективно он располагается непосредственно над ней.

Наиболее интуитивно прозрачным объяснением «эффекта задержки вспышки» явилось предположение, что пока происходит обработка стимула, зрительная система предсказывает траекторию объекта с учетом той задержки, которая требуется на обработку, и экстраполирует это предсказание на уровень восприятия.

Другое объяснение предполагает, что движущийся объект и вспышка обрабатываются зрительной системой по-разному, в частности вспышка обрабатывается медленнее. В соответствии с этой моделью, пока вспышка пребывает в стадии обработки зрительной системой, движущийся объект уже перемещается вперед, а саму вспышку мы осознаём с опозданием. То есть в этом случае зрительная система не осуществляет предсказания, а работает в режиме онлайн, по мере готовности отправляя на выход в сознательный опыт то, что было обработано зрительной системой на предыдущих этапах.

Наконец, альтернативное объяснение базируется на принципах постдикции: то, что в нашем опыте воспринимается одновременно со вспышкой, является функцией событий, происходящих в малом временном окне после вспышки. Подтверждается это тем, что если траектория движения прерывается одновременно со вспышкой, то смещения не происходит. Если же движение начинается вместе со вспышкой, то смещение наблюдается. Также наблюдалась зависимость степени смещения объекта и скорости его движения исключительно после вспышки. Наконец, если после вспышки объект продолжит движение, а затем сменит траекторию на противоположную, то смещение сохранится, но в меньшей степени, чем если бы смены движения не происходило. При этом смещение полностью нейтрализуется, если смена траектории происходит в окне до 26 миллисекунд после вспышки, а сам эффект смещения может сохраняться при смене траектории в окне вплоть до 80 миллисекунд. Таким образом, свидетельства указывают на то, что особенности траектории движения до вспышки не влияют на возникающую иллюзию, а изменения параметров движения после вспышки модулируют степень иллюзорного смещения.

Постдиктивные механизмы встречаются не только в сфере восприятия, но и в сфере мышления. Классическим примером является ошибка хайндсайта (hindsight bias) — тенденция интерпретировать события или факты прошлого как предсказуемые или очевидные, несмотря на недостаточный объем исходной информации. В одном из экспериментов участникам предлагали оценить вероятности того или иного исхода визита президента Никсона в Пекин и Москву. Затем визит состоялся, и его итоги стали известны. Когда участников попросили вспомнить собственные оценки вероятностей, которые они давали до визита, наблюдалось преувеличение оценок в случае, если они совпадали с итогами уже состоявшейся встречи. Преуменьшение оценок относительно тех событий, которые не произошли, также было зафиксировано, но в меньшей степени.

Воспоминания участников о собственных предсказаниях изменились в соответствии с тем, что действительно произошло.

В другом эксперименте спортсменам, как любителям, так и профессионалам, перед соревнованием задавали вопрос: «Как вы думаете, насколько хорошо вы сегодня выступите?» Позже в тот же день участникам задавали другой вопрос, уже относительно прошлых оценок: «Как вы считали, насколько хорошо вы выступите этим утром?» Казалось бы, участники должны были заметить непоследовательность в собственных оценках, так как вопрос повторялся в тот же день, но больше половины спортсменов вспомнили собственные оценки с искажениями. Причем проигравшие искажали свои первоначальные оценки в отрицательную сторону, а победившие — в положительную. Также было установлено, что ни предсказания до соревнований, ни другие предварительно измеряемые ментальные и физические параметры не обуславливали качества выступления на соревнованиях. То есть «шестое чувство» спортсменов в данном случае явилось не более чем искаженным воспоминанием под воздействием итогов уже завершившихся соревнований.

Подобные тенденции могут наблюдаться и в рамках дежавю, когда человек ощущает знакомость некоторой ситуации при отсутствии аналогичного опыта в прошлом. Исследования показывают, что во время дежавю участники ощущают высокую способность предсказывать грядущие события, но это интенсивное ощущение никак не влияет на реальную способность предугадывать события. С чем сопряжено это ощущение, так это с некоторым аналогом хайндсайта.

В экспериментальных условиях участники сталкивались случайным образом с одним из исходов событий, предсказание которых было бы аналогично предсказанию результатов подбрасывания монеты.

Тем не менее, невзирая на отсутствие объективных предпосылок к предсказанию, уже после исхода участники с дежавю отмечали высокий уровень уверенности в том, что исход должен был быть именно таким. И в этом фундаментальное отличие ощущения «Я знаю, что произойдет событие А» от ощущения «Я так и знал(а), что событие А должно было произойти».

Описанные выше примеры демонстрируют автоматические процессы того, как текущий опыт может влиять на обработку предыдущего на уровне восприятия и реконструкции воспоминаний о собственных суждениях. А могут ли постдиктивные механизмы повлиять на ощущение, определяющее нас как существ со «свободной волей», а именно — на чувство агентности? Чувство агентности позволяет человеку воспринимать себя как инициатора собственных действий, которые затем приводят к последствиям. Чем меньше интервал времени между действием и его следствием, тем выше чувство агентности. Предположительно, близость событий во времени указывает на их возможную причинно-следственную связь. И оценка возможной связи действия и грядущего события предполагает вовлеченность предиктивных механизмов мозга.

В одном из экспериментов тем не менее были созданы условия для нарушения влияния причинно-следственной связи на чувство агентности с помощью постдиктивного воздействия. Участникам предлагалось произвольно нажимать на кнопку после сигнала, выжидая перед нажатием как минимум 700 миллисекунд, но не дольше 1500 миллисекунд. До и после нажатия предъявлялась вспышка, и участники оценивали, какую именно из двух вспышек они вызвали своим нажатием. Временные окна, в которых предъявлялись вспышки, варьировались таким образом, чтобы в ряде случаев возникал конфликт: вспышка после нажатия появлялась с большой задержкой, а до нажатия — с малой. То есть в этом случае соблюдался принцип причинно-следственной связи для второй вспышки, возникшей после нажатия, а для первой создавались благоприятные условия временной близости к нажатию. Результаты показали, что временная близость к нажатию оказывалась предпочитаемым критерием в ситуации конфликта и участники полагали, что своим нажатием они вызывали первую вспышку — ту, которая возникала до самого нажатия.

Постдиктивная обработка событий, близких к произвольному действию человека, способна изменять ощущение агентности таким образом, что следствие предшествует причине.

В другом исследовании участников обучали ассоциациям между звуками и возможным выигрышем или проигрышем. Затем участники произвольно нажимали на кнопку, после чего звучал тон, соответствующий одному из исходов — выигрышу, проигрышу или отсутствию изменения имеющейся суммы. После предъявления звука участники сообщали о времени нажатия на кнопку или времени возникновения тона в соответствии со специальными часами, которые присутствовали в ходе эксперимента. На этапе анализа сопоставлялось реальное время нажатия или предъявления звука и то время, которое указывал участник, и это различие во времени определяло то, насколько участник приписывал своим действиям влияние на исход. Чем меньше был воспринимаемый участником интервал между нажатием и звуком, тем более выраженным оказывалось его чувство агентности относительно нажатия. Результаты показали, что в случае проигрыша чувство агентности было ниже в сравнении с условиями выигрыша или отсутствия изменений. То есть звуковой тон, обозначающий исход, катализировал постдиктивные механизмы, побуждающие участников переоценивать собственное влияние на исход. Данный пример соответствует феномену эгоистического предубеждения (self-serving bias), в рамках которого мы склонны приписывать неудачи внешней среде, а успехи — своим личностным качествам и деятельности.

Нарушение баланса между предиктивными и постдиктивными механизмами, влияющими на чувство агентности, имеет место в случае шизофрении, одной из манифестаций которой является утрата чувства контроля над собственными действиями и их атрибуция другим агентам (знакомым, организациям, потусторонним силам и т. д.).

Исследования показывают, что люди с шизофренией склонны полагаться больше на дополнительную внешнюю информацию о своих действиях, которая, в частности, возникает и после самих действий.

Это может объясняться тем, что содержание внутреннего опыта людей с шизофренией не может служить для них точным источником предсказания последствий собственных действий, поскольку подвержено сильным искажениям (галлюцинациям, бреду и т. д.). Поэтому опора на внешние факторы как на источники предиктивной или постдиктивной оценки причинно-следственных связей может выполнять функцию адаптационного механизма, что, впрочем, приводит к увеличению патологических заблуждений.

Таким образом, рассмотрев различные примеры постдиктивных механизмов, можно прийти к пониманию их функциональной значимости для мозга и психики. В домене восприятия постдикция важна, поскольку позволяет объединять элементы перцептивного опыта в целостные конструкты (аналог гештальтов) и оперировать ими в интегрированном контексте. В сфере мышления постдикция позволяет использовать структуры «причина — следствие» для адаптивных предсказаний в будущем. И наш парадоксальный мозг, так часто именуемый «предсказывающей машиной», не только обращен в будущее, пребывая в настоящем, но и формирует отсроченное настоящее, опираясь на уже случившееся будущее…

Источник: m.vk.com

Комментарии: