Недавнее исследование выявило, что длительное умственное напряжение ослабляет связи между лобными и теменными долями мозга, влияя на когнитивную эффективность. Однако мозг обладает встроенными компенсаторными механизмами, которые настраивают нейронные связи для поддержания работоспособности при утомлении.
Методы исследования
Исследователи наблюдали за участниками, выполнявшими задания на запоминание различной сложности. В то время как усталость замедляла выполнение простых задач, сложные задания вызывали компенсаторные изменения. Результаты показали, что эти механизмы позволяют мозгу оптимизировать ресурсы в зависимости от сложности задачи.
Результаты и обсуждение
Понимание этих процессов имеет значение для повышения производительности и умственной устойчивости в условиях высокого спроса. Исследование подчеркивает способность мозга управлять ограниченными когнитивными ресурсами в условиях нагрузки.
Компенсаторные механизмы мозга
Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта выяснили, что длительная умственная нагрузка снижает функциональные связи между лобными и теменными долями мозга, что сопровождается снижением эффективности обработки информации. Однако существуют компенсаторные механизмы, позволяющие мозгу сохранять работоспособность за счет изменения конфигурации лобно-теменной сети.
Экспериментальное исследование
В эксперименте участвовали 14 человек в возрасте от 18 до 22 лет, которые в течение 70 минут выполняли тест Штернберга — комплекс заданий на оценку рабочей памяти. Испытуемые должны были запомнить набор из 2-7 букв за 1,5-2,5 секунды. Затем им демонстрировалась определенная буква, и они должны были ответить, есть ли она в исходном наборе.
Для регистрации гемодинамической активности мозга использовалась функциональная ближняя инфракрасная спектрография (fNIRS), а для анализа зрительного восприятия — метод регистрации движений глаз (eye-tracking). Участники также прошли несколько тестов на уровень утомляемости в виде анкет до и после эксперимента.
Результаты эксперимента
Уровень утомляемости всех участников значительно повысился после выполнения заданий, однако количество ошибок не увеличилось. Утомление приводило к увеличению времени выполнения задач низкой сложности, тогда как длительность выполнения задач высокой сложности оставалась неизменной.
Наблюдения за изменением активности мозга показали, что утомление приводит к ослаблению функциональных связей между лобными и теменными долями коры головного мозга. Важность этих связей подтверждается тем, что участники, лучше справившиеся с заданием из категории «сложные», продемонстрировали более высокую связность между лобными и теменными долями. Вероятно, поддержание этих связей является частью компенсаторного механизма борьбы с утомлением.
Заключение
Из-за ограниченности ресурсов мозгу необходимо оптимизировать свою работу для эффективного выполнения задач, несмотря на усталость. Сложные задачи требуют большего контроля внимания и мобилизации дополнительных ресурсов. Простые задачи можно успешно выполнить с минимальными усилиями, что позволяет мозгу экономить ресурсы.
Таким образом, мозг адаптируется к условиям нагрузки, используя компенсаторные механизмы для поддержания работоспособности.
Литература.
“Brain compensatory mechanisms during the prolonged cognitive task: fNIRS and Eye-Tracking study” by Artem Badarin et al. IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems
