Новое научное исследование выявило, что обобщенные данные, полученные с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), способны давать неверное представление о функционировании головного мозга: нейронные связи, определяемые при сопоставлении между разными людьми, часто оказываются обратными тому, что наблюдается в индивидуальном анализе. Это ставит под вопрос достоверность многих заключений современной науки о мозге и может привести к пересмотру методов исследования внимания, импульсивности и различных психических заболеваний.

Когда индивид стремится обуздать порыв – например, не отвлекаться на сообщения, воздержаться от необдуманных высказываний или избежать резких маневров за рулем, — активируется когнитивный контроль. Этот механизм позволяет вовремя пресечь действие и включает в себя несколько мозговых структур: префронтальную кору (отвечающую за регуляцию поведения и принятие решений), лобные доли (контролирующие действия) и базальные ганглии, которые формируют и подавляют двигательные реакции.

Изучение подобных процессов осуществляется с использованием методики задачи стоп-сигнала (stop-signal task, SST). В этой задаче испытуемому необходимо оперативно реагировать на сигналы нажатием кнопки, но иногда ему дается установка остановить действие и воздержаться от реакции. Скорость «торможения» мозга является индикатором эффективности контроля; этот показатель называется временем остановки реакции (SSRT). Обычно в исследованиях сравнивают показатели SSRT у разных людей для определения активности различных областей головного мозга.

Исследователи из Стэнфордского университета (Соединенные Штаты Америки) поставили перед собой задачу выяснить, возможно ли на основе обобщенной информации реконструировать процессы, протекающие в головном мозге конкретного человека. В рамках этого исследования они изучили информацию, полученную от более чем четырех тысяч добровольцев, участвующих в масштабном международном проекте по исследованию развития мозга у детей и подростков – ABCD (Adolescent Brain Cognitive Development Study). Последующее сопоставление их действий с результатами функциональной магнитно-резонансной томографии позволило сделать определенные выводы.

Проведенный анализ подтвердил, что стандартная методика может приводить к искажениям. Сопоставляя данные участников друг с другом, исследователи обнаружили определенные корреляции между активностью мозга и показателями самоконтроля. Тем не менее, при рассмотрении данных каждого человека в отдельности эти взаимосвязи часто менялись по своей выраженности и нередко приобретали противоположный характер – причем это повторялось неоднократно.

Например, анализ средних значений демонстрировал, что повышенная работа в ряде мозговых зон нередко коррелировала с более быстрым подавлением реакции. Однако, при детальном рассмотрении у отдельных людей усиление активности тех же самых областей могло сопровождаться замедленным и менее результативным ингибированием действия. Данное явление, парадоксом Симпсонаназываемое несовпадением, свидетельствует о том, что обобщенные статистические данные могут искажать истинные механизмы.

Для выявления причин подобного противоречия исследователи использовали вычислительную модель PRAD. Этот инструмент позволяет разделить самоконтроль на два аспекта: реактивный (быстрое пресечение уже выполненного действия) и проактивный (заранее подготовка мозга к возможной остановке). В результате выяснилось, что эти компоненты имеют разное представление в мозговой структуре и демонстрируют различную взаимосвязь с нейрофизиологической активностью.

Дальнейшие эксперименты выявили, что реактивный и проактивный контроль используют несколько отличающиеся нервные цепи. Кроме того, у людей существуют разные подходы к саморегуляции: одни способны адаптировать свое поведение после совершения ошибок, в то время как другие демонстрируют снижение эффективности. Эта вариативность оказывает влияние на зависимость между активностью мозга и поведением.

По итогу авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature Communications, констатировали, что объединение данных фМРТ способно маскировать или деформировать подлинные модели функционирования мозга. Таким образом, для изучения основ когнитивного управления, склонности к импульсивным действиям и психических заболеваний необходимо принимать во внимание не только индивидуальные различия, но и изменения в активности головного мозга каждого человека.