Широко раскрытые глаза. Нейробиологи из Университета Брауна раскрыли тайну физиологической реакции на удивление

Результаты этой фундаментальной работы были опубликованы в научном журнале Nature Human Behaviour .

Как объясняют авторы исследования, быстрые колебания уровня возбуждения оказывают выраженное благотворное влияние на центральную нервную систему. Они позволяют человеку эффективно ориентироваться в постоянно меняющемся мире, требующем гибкости восприятия. Исследовательская группа из Института нейронаук Карни детально изучала функциональное назначение внезапных всплесков физической активности организма. Ученые выяснили, что подобные вспышки служат своеобразным маркером перехода мозга в совершенно новый режим работы, мгновенно меняющим то, как человек воспринимает окружающую среду и усваивает новый опыт.

Было установлено, что неожиданные события провоцируют повышенную активность в специфической области мозга — голубом пятне ( locus coeruleus ). Оно служит основным источником норадреналина — ключевого химического медиатора, запускающего классическую стрессовую реакцию организма «бей или беги». Эта нейронная активность четко коррелирует с изменением диаметра зрачка, а также со специфическими волновыми колебаниями мозга, фиксируемыми с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Несмотря на многочисленные предыдущие исследования, точная функция этих физических сигналов и их непосредственное влияние на поведение долгое время оставались предметом научных дискуссий.

Чтобы раскрыть этот механизм, группа исследователей разработала специальный эксперимент с цветными квадратами на экране. Участники исследования неоднократно делали прогнозы относительно того, какие именно объекты они увидят далее на расстоянии нескольких десятков сантиметров перед собой. После этого испытуемые сообщали об увиденном и корректировали свои последующие прогнозы. В это время ученые непрерывно собирали физиологические данные: в частности, измеряли диаметр зрачков и анализировали сигналы ЭЭГ. Всего в эксперименте приняли участие 63 человека, что позволило получить 57 полноценных наборов данных ЭЭГ и 60 наборов измерений параметров зрачков.

Результаты исследования убедительно доказали: появление неожиданных цветов, не соответствовавших первоначальным прогнозам, вызывало мгновенное расширение зрачков и усиление определенных мозговых волн. Полученные показатели были тесно связаны со снижением субъективной предвзятости и быстрой корректировкой в процессе обучения. Когда изображения соответствовали ожиданиям, люди склонялись к своим прежним установкам. Однако при появлении неожиданных результатов физиологические маркеры демонстрировали, что мозг способен быстро учиться и корректировать будущие прогнозы.

В ситуациях, вызывающих удивление, всплеск норадреналина действует как эффективный механизм обновления. Мозг удерживает определенный ментальный контекст, но, как только осознает погружение в новую ситуацию, мгновенно заменяет его. Изменение диаметра зрачков наряду с показаниями ЭЭГ служит внешним маркером того, что мозг загружает новый контекст. Это ограничивает влияние предыдущего опыта на текущее восприятие и обеспечивает «чистый лист», позволяя гораздо быстрее усваивать новую информацию.