Два игрока на одном поле мозга

Пожалуйста, пойдите у нас на поводу и ответьте по памяти на несколько необычных вопросов:

Нас на самом деле интересуют не ответы, а то, как вы пришли к ним. (Но если вам интересно, правильные ответы такие: в правой, нет, круглые, шпинат.) Подавляющее большинство людей сообщают, что, пытаясь ответить на эти вопросы, они визуализируют объекты. Иначе говоря, используют мысленные образы.

Эти воображаемые образы во многом напоминают воспринимаемые в реальности: например, когда вы смотрите на машину и фиксируете ее размер, форму и скорость (или, для других сенсорных модальностей, когда вы слушаете песню, чувствуете ветер в волосах или нюхаете цветок, или иным образом осознаете то, что регистрируют ваши органы чувств). Мысленные образы отличаются тем, что при их возникновении стимуляция не приходит непосредственно от органов чувств — зрения, слуха, осязания и прочих, они возникают благодаря тому, что вы обращаетесь к информации, ранее сохраненной в вашей памяти.

Вы не смогли бы ответить на эти четыре вопроса, если бы не видели эти объекты раньше и если бы вам не удалось получить доступ к сохраненным воспоминаниям о них. Мысленные образы порождают ощущение «видения мысленным взором», «слышания внутренним слухом» и им подобные. Эти образы не следует путать с послеобразами, остающимися на короткое время после восприятия настоящей картинки (например, если вы посмотрите ночью на свет фар встречного автомобиля, то, отвернувшись в сторону, некоторое время вы будете продолжать видеть у себя перед глазами увиденные объекты). В отличие от послеобразов воображаемые образы могут быть созданы намеренно, и их можно удерживать в сознании.

Необычность наших четырех вопросов не только в том, что они требуют визуального воображения для ответа. Важнее здесь то, что, когда вы отвечали на первые два вопроса, системы верхнего и нижнего мозга играли одну роль, а когда отвечали на следующие два вопроса — другую[16].

В последние два десятилетия нейровизуализация очень помогла в изучении мысленных образов. Современные технологии позволяют исследователям определить, какие части мозга наиболее активны в данный момент времени, при решении той или иной задачи. Это, в частности, выражается в увеличении притока крови в данную область, которую и регистрирует аппарат. (Приток крови увеличивается, чтобы соответствовать увеличению метаболизма в более активных тканях.)

Нейровизуализация (сканирование мозга) позволила ученым узнать, что образы, которые связаны с пространственными отношениями — например, при ответе на вопросы о статуе Свободы и часах, — активируют систему верхнего мозга. Эта система обрабатывает пространственные отношения в процессе восприятия, и она же оценивает пространственные отношения в мысленных образах. Результаты нейровизуализации показали также, что мысленные образы формы и цвета, необходимые для ответа на вопросы о Микки-Маусе и зелени, активируют систему нижнего мозга. Эта же система нижнего мозга обрабатывает форму и цвет в процессе восприятия.

Доказательства того, что системы верхнего и нижнего отделов коры мозга участвуют в создании мысленных образов, приходят и из исследований людей, которые перенесли мозговые травмы. Пациентам с повреждениями системы верхнего мозга трудно отвечать на вопросы вроде первых двух, но они без проблем отвечают на вопросы, подобные двум последним. И наоборот, пациенты с повреждениями системы нижнего мозга способны ответить на вопросы о пространственных отношениях, но им трудно ответить на вопросы о форме или цвете. Эти результаты были поразительно продемонстрированы в исследовании 1985 года, проведенном Дэвидом Левином, Джошуа Варахом и Мартой Фара в больнице Массачусетса[17].

Исследователи установили, что пациенты с травмами нижних отделов коры испытывали большие трудности, когда их просили описать, чем внешний вид медведя отличается от облика льва (ответ на этот вопрос требует вообразить их форму и цвет); но у них не возникало сложностей при определении, в каком направлении находится Чикаго от Бостона (эти пациенты жили в Бостоне). Пациенты с повреждением системы верхнего мозга являли противоположную картину: они могли легко описать внешний вид животных, но затруднялись определить направление.

Если возвращаться к знаковому исследованию Ангерлейдер и Мишкина, то можно сказать, что повреждение нижнего мозга нарушило способность использовать мысленные образы для оценки того, «что» представляет собой объект, в то время как повреждение верхнего мозга сказалось на способности использовать мысленные образы для оценки того, «где» находится объект.

Думайте иначе

С тех пор многое стало известно об индивидуальных различиях в участии систем верхнего и нижнего мозга в создании мысленных образов. И по большей части этими знаниями мы обязаны впечатляющему циклу исследований, проведенных группой, возглавляемой Марией Кожевниковой, сейчас работающей в Национальном университете Сингапура и Центральной больнице Массачусетса в Бостоне[18].

Эти исследователи показали, что люди отличаются в том, насколько легко они могут использовать два типа образов, образы «что» и образы «где». И самое главное, эти различия связаны с важными аспектами повседневной жизни.

Этот ряд исследований стал одним из источников вдохновения для нашей теории когнитивных режимов. Они продемонстрировали решающую связь между анатомией и функциями верхнего и нижнего мозга.

Первое исследование в этом цикле, опубликованное в 2002 году[19], было призвано разобраться со следующей головоломкой: на протяжении многих лет ученые утверждали, что одни люди относятся к группе «визуализаторов», а другие — к «вербализаторам». Однако, несмотря на множество усилий, не было серьезных доказательств в пользу обоснованности такого разделения. Прежде исследователи полагали, что «визуализаторы», когда думают, полагаются на зрительные мысленные образы (например, воображают вероятные результаты запланированных событий), тогда как «вербализаторы» опираются на язык (рассуждают логически, например: «Если может пойти дождь, я должен взять зонтик»).

Были разработаны анкетные опросы, чтобы оценить различия между людьми по этой характеристике. Анкета, призванная разделить людей на визуализаторов и вербализаторов, требовала от респондента, чтобы он согласился или не согласился с рядом утверждений, таких как: «Я люблю делать работу, которая требует использования слов» (с этим утверждением соглашаются вербализаторы), и «Мои мечты иногда бывают такими яркими, словно я действительно нахожусь там» (этот пункт выбирают визуализаторы).

Каким бы интуитивно привлекательным ни казалось подобное разделение, анкеты, созданные для оценки визуализаторов и вербализаторов, не были способны предсказать, как люди учатся, думают или ведут себя. И после многих лет исследований можно сказать, что это различие не очень хорошо предсказывает поведение.

Кожевникова обнаружила источник проблем, связанных с этим различением. «Визуальный» — это слишком широкая категория. Как мы уже обсуждали, пространственная информация обрабатывается отдельно от информации о свойствах объектов, таких как форма и цвет. Кожевникова (и ее коллеги Мэри Хегарти и Ричард Э. Майер из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре) исследовала отношение между тем, сколько баллов люди набирали в тестах на визуализацию и в тестах на пространственные способности.

Одним из тестов пространственных способностей был тест со сворачиваемой бумагой, стандартная методика, которой пользуются и другие исследователи. Испытуемый должен смотреть на серии изображений квадратного листа бумаги, который сворачивается сначала один раз, а затем еще несколько раз (два или три раза). Последний рисунок в серии показывает, где пробито отверстие в сложенном листе. Затем испытуемому необходимо рассмотреть пять рисунков развернутого листа, на которых показаны различные места, где может появиться отверстие, и указать, какой вариант соответствует тому, как будет выглядеть развернутая бумага.

Кожевникова, Хегарти и Майер столкнулись с интересным фактом: визуализаторы получали либо очень высокий, либо очень низкий результат в тесте пространственных способностей, тогда как большинство людей набирают средний результат в тесте пространственных способностей, имея всего несколько очень высоких или очень низких оценок.

Иначе говоря, исследователи выяснили, что так называемых «визуализаторов» можно разделить на два типа: тех, кто обладает развитыми пространственными способностями, и тех, у кого они слабые. Теория когнитивных режимов, развиваемая в этой книге, возникла отчасти благодаря этому открытию и обогатилась за счет последующих открытий, которые еще яснее сформулировали эту идею и связали ее с системами верхнего и нижнего мозга.

Системы нейровизуализации

Следующим шагом стало обнаружение связи способностей визуализаторов с системами верхнего и нижнего мозга. И именно это исследовала Кожевникова, работавшая в то время в Гарварде со Стивеном и Дженнифер Шепард: результаты серии исследований описаны в статье, опубликованной в 2005 году в журнале Memory and Cognition[20]. Ключевая идея, высказанная этой командой, состояла в том, что одна группа визуализаторов использует для пространственных операций систему верхнего мозга, а другая группа — систему нижнего мозга.

В первом эксперименте исследователи провели тест со сворачиваемой бумагой, который требовал от участников (это были студенты) использовать пространственное воображение, опираясь в значительной степени на систему верхнего мозга. Кроме того, испытуемые выполняли тест на яркость мысленных образов: им надо было визуализировать объекты и сообщать, насколько яркими были возникающие образы (оценивая яркость по пятибалльной шкале); такого рода задача требует использования системы нижнего мозга, создающего образы объектов. Затем экспериментаторы попросили участников заполнить традиционные опросники, разделявшие визуализаторов и вербализаторов, где надо было соглашаться или отрицать утверждения из заданного списка (о них рассказано выше).

Результаты оказались поразительными. Как и ожидалось, визуализаторы разделились на две категории: хорошо справившиеся с задачами на пространственную образность и плохо с ними справившиеся. В то же время визуализаторы, которые справились с задачами на пространственную образность плохо, оценили яркость своих ментальных образов в среднем выше. Эти данные свидетельствуют, что те, кто не расположен к решению задач на пространственную образность («где»), силен в объектной образности («что»), и наоборот.

Команда Гарвардского университета решила развить эти выводы и запустила вторую серию экспериментов. В частности, чтобы оценить, насколько хорошо люди могут использовать систему верхнего мозга при воображении пространственных характеристик, они попросили новую группу испытуемых выполнить две задачи.

В задаче на мысленное вращение участникам было предложено сравнить пару кажущихся трехмерными угловых фигур, повернутых по-разному, и решить, имеют ли эти две фигуры одинаковую форму независимо от того, как они повернуты. Людям в среднем требовалось больше времени, чтобы «мысленно повернуть» одну фигуру так, чтобы она совпала с другой фигурой в паре по мере возрастания угла поворота. Чтобы получить представление о данном процессе, представьте прописную версию английской буквы N и поверните ее мысленно на 90 градусов по часовой стрелке. Не превратилась ли она при этом в другую букву? Если да, то в какую? (Да, это буква Z.)

В стандартном тесте на встроенные фигуры участникам предлагается решить, включают ли картинки из серии определенные пространственные конфигурации, например линии, которые формируют Т-образную форму. Однако Кожевникова, Косслин и Шепард придумали две новые методики для оценки способности к оперированию формами с помощью системы нижнего мозга: зернистые поверхности и зашумленные изображения.

При выполнении задачи на определение зернистой поверхности испытуемых просили представить пары названных объектов и ответить, какие из них имеют мелкозернистую поверхность, а какие крупнозернистую. («Крупнозернистая» означала наличие большего числа углублений или выступов на дюйм на поверхности). Например, мысленно сравнить клубнику и чернику — какая из них имеет мелкозернистую, а какая крупнозернистую поверхность? (Ответ: черника имеет мелкозернистую поверхность.) Или как насчет поверхности (неочищенного) апельсина в сравнении с мячом для гольфа? (Ответ: апельсин имеет мелкозернистую поверхность.)

При выполнении задачи с зашумленными изображениями испытуемые должны были назвать объект, с трудом различимый на рисунке, испещренном разными линиями; при этом у искомого объекта отсутствовали случайные сегменты и его пересекали случайные линии (см. рисунок). При выполнении этой задачи испытуемые были склонны искать контуры, которые напоминают объект, а затем представляли весь объект и смотрели на оставшиеся детали рисунка — подходят они или нет.

При выполнении обеих задач исследователи оценивали, насколько точны были ответы испытуемых и сколько времени они думали, прежде чем дать ответ.

Результаты оказались такими, какими и ожидались. При выполнении задач на мысленное вращение и встроенные фигуры, которые задействуют систему верхнего мозга, более успешными были испытуемые, получившие высокие показатели при оценке способности к пространственной визуализации. Это понятно, потому что предложенные задачи требуют воображения пространственных отношений.

При выполнении задач на определение зернистости поверхностей и распознавание зашумленных изображений, которые задействуют в значительной степени систему нижнего мозга, успешнее оказались испытуемые, набравшие мало баллов при оценке способности к пространственной визуализации.

Выводы таковы: пространственные и объектные мысленные образы различаются. И причину этого различия легко сформулировать. Пространственные образы имеют отношение к системе верхнего мозга, а предметные — к системе нижнего мозга. И в зависимости от индивидуальных особенностей, у человека может преобладать один или другой вид воображения. Этот вывод был особенно важен для развития теории когнитивных режимов.

Стоит отметить еще одно исследование Кожевниковой, Косслина и Шепарда, проведенное в 2005 году. Вопрос, на который отвечали исследователи: значимо ли различие между двумя видами воображения?

В этом исследовании десяти профессиональным работникам из сферы изобразительного искусства (художникам, фотографам и дизайнерам интерьера) и четырнадцати ученым (физикам и инженерам) предложили выполнить тест со сворачивающейся бумагой (оценивающий функционирование верхнего мозга) и тест на определение зернистости поверхностей (для оценки продуктивности функционирования системы нижнего мозга). Им также предъявляли диаграмму, которая показывала позицию объекта с течением времени. Результаты были интригующими: ученые выполнили пространственные задачи, связанные с верхним мозгом, лучше, чем художники, но художники выполнили лучше задачи на определение зернистости поверхностей, связанные с нижним мозгом.

Более того, эти две группы по-разному интерпретировали и диаграмму. Ученые были склонны рассматривать ее как абстрактное изображение изменения позиции с течением времени, а художники поняли эту диаграмму как «буквальную графическую иллюстрацию ситуации или как путь действительного движения и не пытались интерпретировать ее как абстрактное схематическое представление», — сообщается в статье[21].

Воображение художников и ученых явно работает по-разному. Почему?

Кожевникова, Косслин и Шепард предположили, что «разные профессии могут способствовать развитию объектного или пространственного воображения или, возможно, люди с одним видом воображения выбирают поле деятельности на основе своих способностей к визуализации определенных образов и своих предпочтений». Эти две альтернативы представляют собой ту дилемму, которая лежит в основе спора о влиянии наследственности и среды.

Позже Кожевникова перешла из Гарварда в Университет Рутгерса и с новыми коллегами сделала следующий шаг в исследованиях. Она придумала, как оценить, склонен ли человек использовать пространственные образы (на основе системы верхнего мозга) или предметные образы (на основе системы нижнего мозга).

Вместе с Олесей Блаженковой и Майклом А. Моутсом в 2006 году они создали Опросник объектного и пространственного воображения[22]. Этот тест разделяет два типа визуализаторов.

Респондентам предлагалось оценить степень применимости к ним каждого утверждения из набора. Одни утверждения касались объектного типа воображения, например, «возникающие у меня образы — это очень подробные точные представления реальных вещей», и «я могу закрыть глаза и легко представить себе сцену, которую я пережил». Другие утверждения касались пространственного аспекта воображения, например: «Я могу легко поворачивать в своем воображении трехмерные геометрические фигуры» и «при чтении учебника я предпочитаю схематические диаграммы и эскизы». Этот опросник оценивает склонность к использованию предметных или пространственных образов.

Создавая данный тест, исследователи сформулировали ряд тестовых утверждений и попросили группу из более чем 200 студентов указать степень согласия с каждым пунктом (с помощью 5-балльной шкалы). После получения результатов исследователи применили к ним факторный анализ (математический метод, который мы обсудим позже, когда будем описывать, как создавался новый тест когнитивных режимов), чтобы статистически определить, какие утверждения теста сильнее всего связаны с пространственным, а какие с объектным воображением. И уже основываясь на результатах факторного анализа, ученые выбрали по 15 утверждений каждого типа, которые вошли в состав окончательного варианта их теста. Валидизация[24] опросника осуществлялась сразу по нескольким направлениям.

Например, исследователи показали, что баллы по пунктам, которые оценивают пространственное воображение, действительно предсказывают, насколько хорошо люди выполняют пространственные задачи (например, тест со сворачивающейся бумагой и задачи на мысленное вращение), а баллы по пунктам, которые оценивают объектное воображение, предсказывают, насколько хорошо люди выполняют задание с зашумленными изображениями и насколько ярко они оценивают свои визуальные образы.

Кроме того, проверяя свой тест, исследователи предлагали его представителям разных профессий, среди которых были люди, связанные с изобразительным искусством (художники и дизайнеры), ученые, занятые в областях естественных и компьютерных наук (программисты, физики и биологи) и гуманитарных дисциплин (историки, философы и профессора литературы). Как и ожидалось, они обнаружили, что художники и дизайнеры набрали больше баллов по субтесту на объектное воображение, а ученые — по субтесту на пространственное воображение. Эти результаты были ожидаемы после анализа того, какого типа образы чаще используются в различных профессиях.

В последующем исследовании, опубликованном в 2010 году в журнале Cognition[25], Блаженкова и Кожевникова предоставили новые доказательства в пользу того, что представители разных профессий склонны использовать образы разных типов. Они также сделали важное наблюдение, которое имеет решающее значение для нового теста, представленного нами в главе 13. Тот факт, что баллы в тестах, требующих людей задуматься о предпочитаемом ими типе образов воображения, предсказывают реальные результаты, «указывает на то, что люди знают о своем наиболее эффективном режиме обработки зрительной информации и что данные самоотчета могут быть надежно использованы для оценки сильных и слабых сторон человека в отношении объектного или пространственного режима обработки информации»[26]. Хотя нельзя напрямую контролировать, полагается ли человек больше на систему верхнего или нижнего мозга, можно оценить последствия использования этих систем. Можно наблюдать за своим поведением и, выполняя тестовые задания, сделать выводы о доминирующем когнитивном режиме. Конечно, это не новость, что люди могут задумываться о своих предпочтениях и что такой самоанализ может дать результаты, позволяющие предсказать их поведение.

На самом деле многие основанные на самоотчетах тесты были валидизированы, и они действительно предсказывают определенные паттерны поведения (хотя это не всегда бывает так, что убедительно показал Даниэль Канеман в своей блестящей книге «Думай медленно… решай быстро»[27]). Тем не менее отрадно осознавать, что подсчитанные самостоятельно баллы по тесту — вроде теста для оценки доминирующего когнитивного режима, который вы найдете в главе 13 (он был создан почти таким же способом, что и опросник объектно-пространственного воображения), — на самом деле позволяют предсказать поведение.

Разрешение одного противоречия

Прежде чем продолжить, мы должны разрешить явное противоречие между только что обобщенными выводами и ключевой идеей нашей теории когнитивных режимов. С одной стороны, результаты нового теста для самопроверки в главе 13 показывают, что оценки, отражающие использование человеком двух систем, слабо связаны между собой статистически. Это означает, что у человека могут хорошо получаться оба вида обработки образов, или оба получаются плохо, или один вид обработки удается хорошо, а другой плохо. С другой стороны, экспериментальные исследования ментальных образов, кратко изложенные выше, показывают, что те, кому относительно хорошо даются пространственные образы, плохо справляются с объектными образами и наоборот. Следует прояснить это противоречие, потому что сама идея существования четырех режимов основывается на предположении о том, что тенденции произвольного использования или не использования двух систем мозга связаны слабо, если вообще связаны.

Если бы люди, которые часто полагаются на систему верхнего мозга, мало использовали нижние части коры мозга (или наоборот), то мы имели бы только два режима: режим стимулирования и режим восприятия (см. таблицу в предыдущей главе). Режиму деятельности и режиму приспособления в этом случае не нашлось бы места.

Выводы о неодинаковой склонности людей разных профессий к использованию образов двух типов могут разрешить это кажущееся противоречие, и вот каким образом. Подумайте, а что, если участники экспериментальных исследований уже имеют разные степени интереса к гуманитарным или научным дисциплинам, и что, если именно это отличие отвечает за неодинаковые профили использования различных образов?

То есть, возможно, студенты, которые были участниками теста, уже специализировались на дисциплинах, которые полагались на один или второй тип образов, и использование соответствующих типов мышления приводило к тому, что у них оказалось развито пространственное воображение и не развито объектное, или наоборот.

Поэтому возникает вопрос: как эти два вида способностей наложатся на большую популяцию случайно отобранных людей?

Гарвардская команда исследователей, состоящая из Аниты Вулли, Дж. Ричарда Хэкмена, Томаса Джерде, Кристофера Хаврина, Шона Беннетта и Стивена, решила выяснить это[28]. Исследователи провели онлайн-опрос с помощью опросника типа предпочитаемых образов среди более чем 2000 человек. Многие из респондентов не были ни студентами, ни специалистами в какой-нибудь сфере. (На рисунке ниже показаны результаты.) Каждая точка представляет результаты одного человека, по вертикали — шкала объектного воображения, по горизонтали — шкала пространственного воображения. Примечательная особенность этого графика — наличие очень слабой связи между двумя наборами оценок.

Мера связи, выражаемая коэффициентом корреляции r, указывает на то, насколько сильно два набора оценок связаны между собой. Наблюдаемая корреляция r=-0,05 является поразительно низкой. Один из способов понять смысл числового значения корреляции — возвести его в квадрат; полученное число покажет, насколько изменения в одном наборе оценок объясняют различия в другом наборе оценок. Когда мы возводим в квадрат значение r=-0,05, мы получаем 0,0025. Это означает, что четверть процента изменений в оценках пространственного воображения можно предсказать по изменениям в оценках объектного воображения (и наоборот). Для большинства целей два набора оценок можно рассматривать как не связанные между собой.

Суммируя все это, можно сказать, что в результате исследования большой выборки случайно отобранных людей способности к пространственному и объектному воображению были признаны независимыми. Да, имеются данные, что люди с хорошим объектным воображением, как правило, имеют менее развитое пространственное воображение и наоборот. Однако, когда выборка испытуемых состоит из обычных людей (а не представителей определенных профессий), способность человека к оперированию образами одного типа почти ничего не говорит о его способности к использованию других образов.

Подводя итог: если у человека хорошо получается работать с пространственными характеристиками и эта способность связана с системой верхнего мозга, то с объектными образами (обеспечиваемыми системой нижнего мозга) он может оперировать как хорошо, так и плохо.

Тем не менее критически настроенный читатель может задаться вопросом, не отражают ли эти выводы случайные ответы, ведь возможно, что участники отвечали как попало, зная о своей анонимности в Интернете. Для исключения этой возможности некоторые из респондентов, набравших много баллов в субтесте на пространственное (но не объектное) воображение или в субтесте на объектное (но не пространственное) воображение, прошли дополнительные тесты. Эти испытуемые приняли участие в двух объективных тестах, которые оценивали не самоотчеты, а поведенческие результаты. В частности, они выполнили задание на мысленное вращение (которое требует оперирования пространственными образами) и задание с зашумленными изображениями (которое требует объектного воображения).

Как и предсказывалось, люди с высокими показателями пространственного воображения лучше выполняли задание на мысленное вращение, а испытуемые с высокими баллами по субтесту на объектное воображение лучше выполнили задание с зашумленными изображениями. При этом показатели пространственного воображения не предсказывали результатов выполнения задания с зашумленными изображениями, и наоборот, оценки объектного воображения не предсказывали результатов выполнения задания на мысленное вращение.

Подводя итог, объективные тесты подтвердили результаты анкетного опроса, которые были получены через Интернет. Очевидно, что данные анкетирования действительно отражали распределение в популяции основных когнитивных способностей и не были просто случайными.

Мы описали большую часть различий между системами верхнего и нижнего мозга. Но как насчет того раннего, ставшего классическим, разделения мозга на левое и правое полушария? Насколько предложенный нами подход к описанию функций мозга лучше? В следующей главе мы рассмотрим эти вопросы.