Ученые выяснили, как мозг учится делать два дела одновременно

Именно так, судя по новому исследованию специалистов Джорджтаунского университета, человек и осваивает то, что принято называть многозадачностью. Мозг не учится полноценно обдумывать две сложные вещи одновременно. Он старается перестать тратить столько внимания на одну из них.

Это знакомо каждому, кто учился водить машину. Сначала приходится сознательно следить за педалями, скоростью, зеркалами и положением автомобиля на дороге. Опытный водитель проделывает большую часть этой работы почти автоматически и может разговаривать с пассажиром. Но стоит возникнуть опасной ситуации, как разговор мгновенно прекращается: привычное действие снова требует полного контроля.

Две сложные задачи мешают друг другу

Уборка под музыку и переписка во время рабочего совещания в быту одинаково называются многозадачностью. Для мозга это совсем разные случаи.

Если одно действие простое или давно освоено, два процесса действительно могут идти почти параллельно. Но когда обе задачи требуют понимания новой информации, применения правил и принятия решений, мозг обычно начинает быстро переключаться между ними.

За каждое такое переключение приходится платить временем и точностью. В известном обзоре исследований переключения между задачами, опубликованном в Trends in Cognitive Sciences, психолог Стивен Монселл описал так называемую стоимость переключения: после смены задания человек отвечает медленнее и чаще ошибается. Даже если он заранее знает, что сейчас придется заняться другим делом, полностью избежать задержки обычно не удается.

Проблема не в том, что мозг в принципе может выполнять только одну операцию. Пока человек читает этот текст, он одновременно видит буквы, удерживает позу, слышит окружающие звуки и управляет движениями глаз. Узкое место возникает там, где нужно сознательно выбрать ответ или применить новое правило. За эти операции начинают конкурировать две задачи сразу.

Участники тренировались до десяти недель

Авторы новой работы хотели понять, можно ли с помощью практики обойти это узкое место.

В эксперименте участвовали 11 добровольцев. Им показывали специально созданные изображения автомобилей, немного отличавшихся друг от друга по форме. Каждую машину нужно было отнести к одной из двух искусственных категорий.

Участники не могли опереться на знакомые марки или готовые знания. Правило классификации существовало только внутри эксперимента, и его приходилось осваивать с нуля.

Тренировки продолжались от пяти до десяти недель. За это время каждый доброволец выполнил более 30 тысяч заданий. Исследователи несколько раз изучали работу их мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии и электроэнцефалографии. Результаты опубликованы в Journal of Cognitive Neuroscience.

Так ученые смогли наблюдать не просто разницу между новичком и опытным участником, а постепенное формирование навыка у одного и того же человека.

Мозг перестал каждый раз сверяться с правилом

В начале эксперимента участникам приходилось внимательно рассматривать автомобиль, вспоминать правило и сознательно выбирать категорию. Задача заметно задействовала префронтальную кору — область, связанную с планированием, контролем поведения и применением правил.

После десятков тысяч повторений та же классификация стала обрабатываться иначе.

В височной коре, которая участвует в распознавании сложных зрительных объектов, сформировалась более отчетливая реакция на выученные категории. Мозг уже не должен был каждый раз заново рассуждать, к какой группе относится автомобиль. Он научился узнавать нужную категорию как знакомый образ.

Примерно так опытный шахматист видит на доске не отдельные фигуры, а знакомую позицию, а музыкант не принимает отдельное решение перед каждым движением пальцев. Новичок разбирает действие на шаги. Эксперт воспринимает целую комбинацию сразу.

Это не означает, что задача буквально переместилась из одной части мозга в другую. Префронтальная кора не выключилась, а височная не стала работать сама по себе. Изменились вклад разных областей и способ их взаимодействия.

Автоматизированная задача меньше мешала второй

После обучения добровольцам предложили выполнять классификацию автомобилей одновременно с дополнительным заданием.

Лучше всего справились участники, у которых сильнее сформировалась специализированная обработка категорий в височной коре. Чем меньше выученная задача зависела от постоянного префронтального контроля, тем слабее она мешала второму делу.

Получается, практика не столько расширила запас внимания, сколько изменила саму задачу. Она перестала быть длинной последовательностью осознанных решений и превратилась в быстрый, частично автоматический процесс.

На этом месте легко сделать слишком громкий вывод. Исследование не доказывает, что после тренировки человек сможет без потерь писать аналитический текст и внимательно слушать лекцию, читать договор и участвовать в разговоре или одновременно принимать два сложных решения.

Одна из задач в эксперименте была узкой, предсказуемой и отработанной более 30 тысяч раз. Это совсем не похоже на рабочий день с почтой, звонками, документами и постоянно меняющимися требованиями.

Ученые спорят о механизме уже много лет

Еще в 1988 году психолог Гордон Логан предложил теорию автоматизации навыков. Он предположил, что при многократном повторении человек все реже выполняет действие по медленному пошаговому алгоритму и все чаще извлекает готовое решение из памяти.

В 2009 году исследователи сообщили о другом механизме. Согласно работе, опубликованной в журнале Neuron, тренировка ускоряла обработку информации в префронтальной коре. Мозг не переставал использовать центральную систему контроля, а быстрее проводил через нее обе задачи.

Еще одну версию предложили авторы исследования 2015 года в PNAS. Они обнаружили, что обучение может сильнее разделять представления двух задач во фронтально-теменной и подкорковой системах. Чем меньше нейронные представления перекрываются, тем слабее задания мешают друг другу.

Новая работа не обязательно отменяет эти объяснения. Скорее, она показывает еще один путь: после очень долгой практики специализированные области мозга могут взять на себя большую часть обработки знакомой информации, разгрузив систему сознательного контроля.

Почему смартфон не тренирует многозадачность

Можно предположить, что постоянные прыжки между мессенджером, почтой, видео и рабочими документами тоже должны чему-то научить мозг. На деле такая нагрузка почти противоположна тренировке из эксперимента.

Добровольцы десятки тысяч раз выполняли одно действие по неизменному правилу и получали обратную связь. При работе со смартфоном каждый новый сигнал меняет цель: нужно прочитать сообщение, понять контекст, решить, отвечать ли сейчас, а затем вспомнить, на чем остановилась предыдущая задача.

Здесь нечего доводить до автоматизма. Мозгу приходится снова и снова перенастраиваться.

В известном исследовании Стэнфордского университета люди, часто сочетавшие несколько видов медиа, хуже отфильтровывали посторонние стимулы и сильнее отвлекались на ненужную информацию. В одном из тестов они также хуже переключались между заданиями.

Позднее картина оказалась менее однозначной. Авторы двух повторных исследований и метаанализа обнаружили лишь слабую связь между интенсивной медиамногозадачностью и отвлекаемостью. К тому же такие работы обычно не позволяют установить причину: возможно, смартфоны ухудшают концентрацию, а возможно, люди с более рассеянным вниманием просто чаще переключаются между медиа.

Но данных о том, что хаотичное чередование приложений развивает полезную многозадачность, пока нет.

Какие действия можно совмещать

Опытный повар может разговаривать, пока нарезает привычные продукты. Человек способен слушать собеседника во время прогулки по знакомому маршруту. Музыкант играет хорошо выученную пьесу и одновременно следит за дирижером.

Но граница автоматизма хорошо заметна. Водитель замолкает перед сложным поворотом. Человек перестает понимать аудиокнигу, когда начинает писать содержательное сообщение. Пешеход прерывает разговор, выходя на оживленную дорогу.

Совмещение работает до тех пор, пока одно из действий остается предсказуемым. Как только оно требует нового решения, мозгу снова приходится выбирать, чему уделить внимание.

Результаты нельзя считать разрешением отвлекаться за рулем

Вождение особенно хорошо показывает и пользу автоматизации, и ее пределы. У опытного водителя переключение передач, удержание скорости и часть контроля за положением машины выполняются почти без размышлений. Это и позволяет разговаривать в спокойной обстановке.

Дорога при этом остается непредсказуемой. Пешеход, резкий маневр соседней машины или внезапный гололед мгновенно возвращают действие под полный сознательный контроль.

Поэтому обнаруженный механизм не делает безопасными переписку, работу с телефоном или другие занятия за рулем. Автоматизированный навык по-прежнему может дать сбой, если обстановка неожиданно изменится.

Результаты не подходят для любой деятельности

Работа дает подробную картину изменений мозга, но ее результаты пока нельзя переносить на любую деятельность. В исследовании участвовали всего 11 добровольцев, а само задание сводилось к классификации изображений по искусственному правилу.

Для формирования автоматизма потребовалось более 30 тысяч повторений в течение пяти-десяти недель. Неизвестно, возникнет ли похожая перестройка при изучении языка, письме, программировании или других сложных навыках. Ученым также предстоит проверить, насколько долго сохраняется обнаруженный эффект.

Но главный результат уже понятен: мозг справляется с двумя делами не потому, что учится поровну делить между ними внимание.

Он делает иначе — превращает одно из дел в навык, который почти не приходится обдумывать.