В условиях неопределённости мозг тревожных людей работает интенсивнее, но менее эффективно

Сначала коротко

Ситуация: Современный человек вынужден постоянно адаптироваться к стремительно меняющимся условиям окружающей среды.

На деле: Способность к эффективной адаптации зависит от уровня личностной тревожности, которая в условиях неопределённости проявляется, в том числе, в изменениях активности различных отделов головного мозга.

Теперь подробнее

Учёные из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Лондонского университета (Великобритания) и Института когнитивных исследований человека и мозга им. Макса Планка (Германия) изучили с помощью магнитоэнцефалографии работу головного мозга у людей с низким и высоким уровнями личностной тревожности во время решения вероятностных задач. Выяснилось, что в ситуации неопределённости между двумя группами испытуемых существуют различия в активности медиальной префронтальной, орбитофронтальной и передней поясной коры. У людей с высоким уровнем тревожности нейрональная активность оказалась выше, а эффективность в решении задач ниже. Причина этого — в особенностях восприятия условий неопределённости. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.

О чём речь?

Тревожность — это психологическое, физиологическое и поведенческое состояние, характеризующееся беспокойством по поводу неопределённых событий с потенциально неблагоприятными последствиями. Трудности во взаимодействии с неопределённостью — центральный диагностический признак клинической и субклинической тревожности.

В исследованиях с использованием компьютерного моделирования установлено, что тревога может негативно сказываться на процессах адаптации и принятия решений в нестабильной среде. Поэтому и люди с высокой личностной тревожностью хуже переносят подобные условия, причём как в реальной жизни, так и при решении экспериментальных задач — их эффективность обычно снижается.

Существует особый класс экспериментальных заданий — вероятностные задачи. В них испытуемый должен выбирать стимулы, несущие с некоторой вероятностью выигрыш или проигрыш. Иными словами, человек не знает, получит он выигрыш или нет, и таким образом для участника эксперимента создаётся ситуация неопределённости.

«Эти задачи отражают реальность — мы не знаем, как в будущем будут развиваться события, мы можем только предсказать их развитие с определённой степенью вероятности и ориентироваться на это предсказание. Этот процесс в нейронауке называется “обучением”, поскольку таким образом мы изучаем окружающую нас среду», — поясняет один из авторов исследования, аспирант департамента психологии, стажер-исследователь Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ Марина Иванова.

Однако то, что происходит на нейронном уровне при работе испытуемого с вероятностной задачей и принятии решений на фоне тревоги — пока не вполне изучено. На основе уже имеющихся экспериментов, авторы исследования предположили, что в такого рода ситуациях у испытуемых с высокой личностной тревожностью должно наблюдаться изменение активности в ряде отделов головного мозга: вентромедиальной префронтальной коре, орбитофронтальной коре, медиальной дорсолатеральной префронтальной и передней поясной коре. Эти отделы головного мозга отвечают за процесс принятия решений, мотивацию, планирование, страх и тревогу.

Как изучали?

В исследовании приняли участие 39 добровольцев — 24 женщины и 15 мужчин. Перед опытами испытуемые заполняли «Шкалу тревоги Спилбергера — Ханина» для выявления уровня личностной тревожности (45 баллов — высокий уровень этого показателя, 36 и менее — низкий уровень). При этом, как известно, личностная тревожность является достаточно стабильной чертой и при повторных тестах оценки варьируются мало. Показатели личностной тревожности в группах добровольцев составили от 24 до 65 баллов, средний показатель — 30,5. Никто из респондентов не страдал психическими расстройствами.

Затем добровольцев разделили на две сбалансированные по возрасту и полу экспериментальные группы. В первой — с высокой тревожностью — оказались 12 женщин со средним возрастом 22,6 года, а во второй — с низкой личностной тревожностью — 12 женщин со средним возрастом 23,7 года.

Далее все испытуемые выполнили вероятностную обучающую задачу с возможностью получения вознаграждения в зависимости от результатов. Участникам эксперимента на экране компьютера показывали синие и красные стимулы. От выбора тех или иных стимулов зависела процентная вероятность выигрыша (скажем, при выборе красного левого стимула — 75%). Периодически вероятность менялась без ведома испытуемого (в примере выше — предположим, понижалась с 75 до 25%), что требовало от испытуемых принятия решений по поводу дальнейшей тактики.

Параллельно у участников эксперимента с помощью магнитоэнцефалографии регистрировалась и измерялась активность в различных отделах головного мозга. Для анализа полученных результатов использовался метод байесовского иерархического моделирования, который лучше всего помогает описать отдельное влияние личностной тревожности на процесс решения вероятностной задачи.

Что получили?

Результаты исследования показали, что ключевые области мозга, связанные с тревожностью и процессами принятия решений, демонстрируют изменения в осцилляторной активности — в диапазонах бета- и гамма-ритмов). В частности, они реагировали на кодирование ошибок предсказания — несоответствия между ожиданиями испытуемого и реальностью.

При этом у лиц с высокой тревожностью при ошибках предсказания повышалась мощность гамма-ритма. В рамках экспериментальной задачи они часто преувеличивали значимость ошибок предсказаний, что приводило к ухудшению выполнения задачи. Кроме того, у группы с высокой тревожностью во время кодирования ошибок предсказания активность передней поясной коры подавляла альфа- и бета-ритмы (первый связывают со спокойствием, а второй с активной работой мозга, сфокусированным вниманием — прим. ред.).

Для чего это нужно?

Как итог — установлено, что высокая личностная тревожность приводит к предвзятым (завышенным) оценкам различных форм неопределённости и тем самым влияет на эффективность принятия решений. «Ситуация повышенной неожиданной неопределённости — резкого изменения ситуации — вела к ухудшению когнитивных процессов у лиц с высокой личностной тревожностью за счёт переоценки нестабильности и изменчивости окружающей среды», — комментирует Марина Иванова. Она отмечает, что и в жизни условия неопределённости могут негативно влиять на оценку различных реальных сложностей и приводить к дезадаптации, ошибкам в принятии жизненных решений.

В будущем интересным направлением исследований могло бы стать сочетание методов магнитоэнцефалографии с фармакологическими воздействиями. Такие эксперименты продемонстрировали бы возможности модулирующего действия нейромедиаторов (дофамина, ацетилхолина и др.) на нейронные осцилляции.
IQ
 

Томас Хайн, Лондонский университет (Великобритания)

Женг Гонг, выпускница магистерской программы Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ

Марина Иванова, стажер-исследователь Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ

Феделе Томмасо, ведущий научный сотрудник Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ

Вадим Никулин, Институт когнитивных исследований человека и мозга им. Макса Планка (Лейпциг, Германия)

Мария Эррохо Руис, Лондонский университет (Великобритания)