Периферическая нервная система — сеть нервов, передающих информацию между мозгом и телом, — принимает информацию об окружающей среде со скоростью более миллиарда бит в секунду, что сравнимо со скоростью молниеносного интернет-соединения. Но люди думают и обрабатывают эту информацию со скоростью всего 10 бит в секунду, сообщается в исследовании.
Эта огромная пропасть намекает на серьезные неисследованные вопросы в нейронауке и человеческом познании.
«Это число до смешного мало по сравнению с любой скоростью передачи информации, с которой мы сталкиваемся в повседневной жизни», — пишут исследователи в исследовании, опубликованном 17 декабря в журнале Neuron. «Например, мы беспокоимся, когда скорость домашней сети WiFi падает ниже 100 мегабит в секунду, потому что это может помешать нам наслаждаться сериалами Netflix. Между тем, даже если мы не заснем во время просмотра, наш мозг никогда не извлечет более 10 бит в секунду из этого гигантского битового потока».
Соавторы исследования Цзеюй Чжэн и Маркус Майстер из Калифорнийского технологического института определили этот предел скорости, подсчитав количество битов, необходимых для выполнения той или иной задачи, например решения кубика Рубика или запоминания порядка колоды карт, и разделив его на время, необходимое для выполнения каждого задания. Для экспертов с рекордной памятью, способных выполнять эти задачи за секунды, скорость обработки информации составила примерно 10 бит в секунду.
Исследование поднимает несколько вопросов о том, как и почему человеческий мозг отфильтровывает всю лишнюю информацию, поступающую в нервную систему. Один нейрон может работать достаточно быстро, чтобы передавать информацию со скоростью 10 бит в секунду.
«Этот один нейрон может работать так же хорошо, как обезьяна», — сказал Чжэн в интервью Live Science. «Вам нужен всего один нейрон, чтобы закодировать решение «да» или «нет», и этого достаточно для того, чтобы выдать такое поведение. Так почему же нам нужны миллиарды нейронов, чтобы сделать это, в то время как скорость передачи данных по-прежнему составляет 10 бит в секунду?»
В исследовании также предлагается объяснение того, почему люди не могут следить за несколькими направлениями мысли одновременно, например, слушать несколько одновременных разговоров на вечеринке. Эволюционная история может быть причиной такой сосредоточенности, предположили исследователи. Первые нервные системы ранних животных отвечали только за то, чтобы направлять организм к пище или прочь от опасности, поэтому им нужно было принимать только одно решение за раз: в каком направлении двигаться. Более абстрактное мышление следует по аналогичным «путям» и, возможно, унаследовало ограничение на обработку только одного пути за раз, предполагают авторы исследования.
Авторы предположили, что мозг работает в двух одновременных режимах: «внешний мозг», который принимает миллионы битов данных, и «внутренний мозг», который фокусируется на одной небольшой части этих данных за один раз. По словам Чжэна, чтобы определить, как внешний и внутренний мозг взаимодействуют друг с другом, исследователям придется изучать мозг людей во время выполнения ими сложных задач, например, вождения автомобиля, которые требуют от человека частого переключения внимания на различные аспекты задачи.
«Как [внутренний мозг] управляет задачами?» сказал Чжэн. «Как он выбирает, на какие 10 бит в секунду мы обращаем внимание? Мы очень надеемся, что люди смогут глубже разобраться в этом».
Исследование также ставит под сомнение традиционные представления о multitasking (многозадачности) и о том, как мы воспринимаем и обрабатываем информацию в современном мире, насыщенном данными. Несмотря на желание выполнения нескольких задач одновременно, выясняется, что наш мозг гораздо менее эффективен в этом, чем мы могли бы надеяться.
Одним из ключевых выводов работы является то, что, хотя мы можем воспринимать обилие информации с высокой скоростью, фактическая обработка этой информации происходит на гораздо более низком уровне. Это может объяснить, почему мы иногда чувствуем себя перегруженными в условиях, когда на нас обрушивается слишком много стимулов — например, в многолюдной обстановке или во время просмотра множества экранов одновременно.
В связи с этим открытием исследователи порекомендовали пересмотреть методы обучения и управления временем в соответствии с ограничениями нашей когнитивной обработки. Например, ученые советуют сосредотачиваться на одной задаче в течение определенного времени и избегать попыток заниматься несколькими делами сразу, чтобы улучшить продуктивность и усвоение информации.
Также важно отметить, что это исследование может иметь практическое применение в области психологии и нейронауки, например, в разработке интервенций, направленных на улучшение памяти и внимания. Понимание того, как функционирует «внешний» и «внутренний» мозг, может помочь создать более эффективные стратегии обучения и лечения для людей с расстройствами концентрации внимания или другими когнитивными нарушениями.
Исследование открывает дверь для будущих исследований в области нейрокогнитивной науки, например, исследованию механизмов, которые позволяют переключаться между различными задачами, и влиянию стресса на обработку информации. Это также подчеркивает необходимость в разработке интерфейсов и технологий, которые учитывают ограничения нашего восприятия и обработки информации, чтобы создать более удобное и эффективное взаимодействие с технологиями.
В целом, выявление предела в 10 бит в секунду ставит перед учеными важные вопросы о том, как мы можем лучше понять и использовать наш мозг, чтобы справляться с вызовами современного мира. Это открытие не только добавляет новые слои к нашему пониманию человеческого познания, но и подчеркивает важность уважения к биологическим ограничениям, в том числе в дизайне человеческих систем, требующих высокой степени концентрации и эффективности.
