ISSN 2071-8594

Российская академия наук

 

Б. М. Величковский, Г. С. Осипов , З. А. Носовец, Б. Б. Величковский "Личностный смысл и решение творческих задач: современные нейрокогнитивные исследования "

Аннотация.

Обсуждаются исследования нейрофизиологических механизмов обработки информации в отношении их связи с личностью испытуемого, прежде всего, семантикой личностного смысла. Как оказалось, критическую роль при этом играют процессы, реализующие базовое для нашего сознания состояние относительного покоя. Эти же процессы в нейросетях покоя участвуют в решении творческих задач, представляющих особый интерес для работ в области искусственного интеллекта и для создания перспективных биоподобных архитектур для робототехнических систем. Подробно рассмотрены новейшие исследования в области нейросемантики, свидетельствующие о распределенной репрезентации значений слов, а также о возможной связи таких репрезентаций с асимметрией древнейших структур коры мозга, конкретно c асимметрией эффективных (причинно-следственных) связей гиппокампальной формации. При изучении механизмов решения творческих задач обсуждается роль взаимодействия нейросетей покоя для объяснения феноменов инкубации и инсайта. Описываются новые экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что с решениями инсайтного типа связано подавление сетей, реализующих функции фокального внимания, и активация структурно-функциональных механизмов, задействованных в придании решаемой задаче особого мотивирующего значения, или, другими словами, личностного смысла.

Ключевые слова:

мозг, нейросемантика, дефолтная система мозга, сеть значимости-заметности, центральная исполнительная сеть, функциональная магниторезонансная томография, электроэнцефалография, инсайт, инкубация.

DOI 10.14357/20718594200301

Стр. 3-14.

Литература

1. Осипов Г.С., Чудова Н.В., Панов А.И., Кузнецова Ю.М. Знаковая картина мира субъекта поведения. М.: Физматлит. 2018.
2. Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. М.: Политиздат. 1975.
3. Осипов Г.С., Панов А.И. Отношения и операции в знаковой картине мира субъекта поведения // Искусственный интеллект и принятие решений. 2017. №4. С.5-22.
4. Challis B.H., Velichkovsky B.M., Craik F.I.M. Levels-of-processing effects on a variety of memory tasks: New findings and theoretical implications // Consciousness & Cognition. 1996, 5(1/2). P. 142-164.
5. Lake B. M., Ullman T. D., Tenenbaum J. B., Gershman S. J. Building machines that learn and think like people // Behavioural and Brain Sciences. 2017. V. 40. Art. 253.
6. Koehler W. Intelligenzpruefungen an Menschenaffen. Berlin: Springer. 1921.
7. Kahneman D. Thinking, fast and slow. N.Y.: Farrar, Straus & Giroux. 2011.
8. Raichle M.E., MacLeod A.M., Snyder A.Z., Powers W.J., Gusnard D.A., Shulman G.L. A default mode of brain function // Proc. of the National Academy of Sciences of the USA. 2001. V. 98. P. 676–682.
9. Lowe M.J., Mock B.J., Sorenson J.A. Functional connectivity in single and multislice echoplanar imaging using resting-state fluctuations // NeuroImage. 1998. V. 7. P. 119–132.
10. Ushakov V.L. Sharaev M.G., Kartashov S.I., Zavyalova V.V., Verkhlyutov V.M., Velichkovsky B.M. // Dynamic causal modeling of hippocampal links within the human default mode network: Lateralization and computational stability of effective connections // Front.Hum. Neurosci. 2016. V. 10. Art. 528.
11. Harrison B.J., Pujol J., Lopez-Sola M., Hernandez-Ribas R., Deus J., Ortiz H., Soriano-Mas C., Yucel M., Pantelis C., Cardoner N. Consistency and functional specialization in the default mode brain network // Proc. of the National Academy of Sciences of the USA. 2008. V. 105. P. 9781–9786.
12. Raichle M.E. The brain’s default mode network // Ann. Rev. Neurosci. 2015. V. 38. P. 433–447.
13. Konishi M., Mclaren D.G., Engen H., Smallwood J. // Shaped by the past: The Default Mode Network supports cognition that is independent of immediate perceptual input / PLoS One. 2015. V. 10 (6).
14. Beaty R.E., Seli P., Schacter D.L. Network neuroscience of creative cognition: Mapping cognitive mechanisms and individual differences in the creative brain // Curr. Opin. Behav. Sci. 2019. V. 27. P. 22–30.
15. Moussa M.N., Steen M.R., Laurienti P.J., Hayasaka S. Consistency of network modules in resting-state FMRI connectome data // PloS One. 2012. V. 7 (8).
16. Kounios J., Fleck J.I., Green D.L., Payne L., Stevenson J.L., Bowden E.M., Jung-Beeman M. The origins of in-sight in restingstate brain activity // Neuropsychol. 2008. V. 46 (1). P. 281–291.
17. Friston K. J., Harrison L., Penny W. Dynamic causal modelling // Neuroimage. 2003. V. 19(4), P. 1273-302.
18. Friston K. J., Kahan J., Biswal B., Razi A. A DCM for resting state fMRI // Neuroimage. 2014, V. 94, P. 396-407.
19. Sharaev M.G., Zavyalova V.V., Ushakov V.L., Kartashov S. I., Velichkovsky B. M. Effective Connectivity within the Default Mode Network: Dynamic Causal Modeling of Resting-State fMRI Data // Front. Hum. Neurosci. 2016. V. 10. P. 14.
20. Debener S., Ullsperger M., Siegel M., Fiehler K., von Cramon D.Y., Engel A.K. Single-trial EEG/fMRI reveals the dynamics of cognitive function // Trends in Cognit. Sci. 2006. V. 10. P. 558–563.
21. Basar E. Oscillations in “brain-body-mind” – A holistic view including the autonomous system // Brain Res. 2008. V. 1235. P. 2–11.
22. Knyazev G. G. Motivation, emotion, and their inhibitory control mirrored in brain oscillations // Neuroscience Biobehav. Rev. 2007. V. 31. P. 377-395.
23. Knyazev G. G., Savostyanov A. N., Bocharov A. V., Brak I. V., Osipov E. A., Filimonova E. A., Saprigyn A. E., Aftanas L. I. Task-positive and task-negative networks in major depressive disorder: A combined fMRI and EEG study // Journal of Affective Disorders. 2018. V. 235. P. 211-219.
24. Knyazev G. G. EEG correlates of self-referential processing // Frontiers in Human Neuroscience. 2013. V. 7.
25. Soch J., Deserno L., Assmann A., Barman A., Walter H., Richardson-Klavehn A., Schott B. H. Inhibition of information flow to the Default Mode Network during self-reference versus reference to others // Cerebral Cortex. June 2016.
26. Velichkovsky B.M., Krotkova O.A., Kotov A.A., Orlov V.A., Verkhlyutov V.M., Ushakov V.L., Sharaev M.G. Consciousness in a multilevel architecture: Evidence from the right side of the brain // Consciousness & Cognition, 2018. V. 64. P. 227–239.
27. Huth A.G., de Heer W.A., Griffiths T.L., Theunissen F.E., Gallant J. L. Natural speech reveals the semantic maps that tile human cerebral cortex // Nature. 2016. V. 532 (7600). P. 453–458.
28. Петренко В. Ф. Экспериментальная психосемантика. М.: МГУ. 1983.
29. Fodor J. A. Modularity of mind. Cambridge. MA: MIT Press.1985.
30. Velichkovsky B. M., Zabotkina V. I., Nosovets Z. A., Kotov A. A., Zaidelman L. Ya., Kartashov S. I., Korosteleva A. N., Malakhov D. G., Orlov V. A., Zinina A. A., Goldberg E., Ushakov V. L. Towards semantic brain mapping methodology based on a multidimensional markup of continuous Russian-language texts.// STM. 2020. V. 12(2).
31. Nastase S. A., Gazzola V., Hasson U., Keysers C. Measuring shared responses across subjects using intersubject correlation // Social Cognitive and Affective Neuroscience. 2019. V. 14(6). P. 667–685.
32. Князев Г.Г., Бочаров А. В., Савостьянов А. Н., Величковский Б. М. Эффект инкубации и активность сетей покоя // Журнал Высшей Нервной Деятельности. 2020 (в печати).
33. Князев Г.Г., Бочаров А. В., Савостьянов А. Н., Ушаков Д.В., Величковский Б. М Электроэнцефалографические корреляты инсайта // Вопросы психологии. 2020. Т. 65(1). С. 119-132.
34. Saggar M., Quintin E.M., Bott N.T., Kienitz E., Chien Y.H., Hong D.W., Liu N., Royalty A., Hawthorne G., Reiss A.L. // Changes in brain activation associated with spontaneous improvization and figural creativity after design-thinking-based training: A longitudinal fMRI Study / Cereb. Cortex. 2017. V. 27 (7). P. 3542–3552.
35. Marron T.R., Lerner Y., Berant E., Kinreich S., Shapira-Lichter I., Hendler T., Faust M. Chain free association, creativity, and the default mode network // Neuropsychol. 2018. V. 118. P. 40–58.
36. Kounios J., Beeman M. The cognitive neuroscience of insight // Ann. Rev. Psychol. 2014. V. 65. P. 71–93.
37. Ogawa T., Aihara T., Shimokawa T., Yamashita O. Large-scale brain network associated with creative insight: Combined voxel-based morphometry and resting-state functional connectivity analyses // Sci. Rep. 2018. V. 8. P. 6477.
38. Heinonen J., Numminen J., Hlushchuk Y., Antell H., Taatila V., Suomala J. Default mode and executive networks areas: Association with the serial order in divergent thinking // PLoS One. 2016. V. 11 (9).
39. Khalil R., Godde B., Karim A.A. The link between creativity, cognition, and creative drives and underlying neural mechanisms // Front. Neural. Circuits. 2019. V. 13, P. 18.
40. Beaty R.E, Christensen A.P., Benedek M., Silvia P.J., Schacter D.L. Creative constraints: Brain activity and network dynamics underlying semantic interference during idea production // NeuroImage. 2017. V. 148, P. 189–196.
41. Beaty R.E., Kenett Y.N., Christensen A.P., Rosenberg M.D., Benedek M., Chen Q., Fink A., Qiu J., Kwapil T.R., Kane M.J., Silvia P.J. Robust prediction of individual creative ability from brain functional connectivity // Proc. of the National Academy of Sciences of the USA. 2018. V. 115 (5). P. 1087–1092.
42. Goldberg E. Creativity: The human brain in the age of innovation. N.Y.: Oxford Univ. Press. 2018.
43. Arnsten A.F., Wang M.J., Paspalas C.D. Neuromodulation of thought: flexibilities and vulnerabilities in prefrontal cortical network synapses // Neuron. 2012. V. 76 (1), P. 223–239.
44. Velichkovsky B.M., Sharaev M.G., Ushakov V.L. Consciousness in a multilevel architecture: What causes the lateralization of effective connectivity under resting state? // Consciousness & Cognition. 2019. V. 73.
45. McGilchrist I. Reciprocal organization of the cerebral hemispheres // Dialogues in Clin. Neurosci. 2010. V. 12 (4). P. 503–515.
46. Ito J., Yamane Y., Suzuki M., Maldonado P., Fujita I., Tamura H., Grun S. Switch from ambient to focal processing mode explains the dynamics of free viewing eye movements // Sci. Rep. 2017. V. 7 (1). P. 1082.
47. Velichkovsky, B.M. Heterarchy of cognition: The depths and the highs of a framework for memory research. // Memory. 2002. V. 10 (5/6). P. 405-419.
48. Mills M., Alwatban M., Hage B., Barney E., Truemper E.J., Bashford G.R., Dodd M.D. Cerebral hemodynamics during scene viewing: Hemispheric lateralization predicts temporal gaze behavior associated with distinct modes of visual processing // J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perforм. 2017. V. 43 (7). P. 1291–1302.
49. Velichkovsky B.M., Korosteleva A.N., Pannasch S., Helmert J.R., Orlov V.A., Sharaev M.G., Velichkovsky B.B., Ushakov V L. Two visual systems and their eye movements: A fixation-based event-related experiment with ultrafast fMRI reconciles competing views // STM. 2019. V. 11(4). P. 7-18.
50. Wegbreit E., Suzuki S., Grabowecky M., Kounios J., Beeman M. Visual attention modulates insight versus analytic solving of verbal problems // J. Probl. Solving. 2012. V. 4 (2). P. 94–115.