Смешная история, связанная с Дарвином, кратко описывает силу любопытства творческих людей. Когда Дарвин приехал в 1828 году в Кембридж, он стал ярым собирателем жуков. Однажды, оторвав кору с мёртвого дерева, он увидел двух жужелиц и схватил по одной в каждую руку. В этот момент он вдруг увидел редкую жужелицу, известную, как крестоносец большой. Он не хотел потерять ни одного жука, поэтому засунул одного из тех, что держал, себе в рот, чтобы освободить руку для третьего. Эта история закончилась не очень хорошо – жук во рту Дарвина выделил раздражающее химическое вещество, и ему пришлось его выплюнуть, в результате чего он потерял всех трёх найденных жуков. Но кроме разочарования эта история демонстрирует и неудержимую притягательность любопытства. Но любопытство может быть тревожным и неприятным ощущением. Существует ли оба этих чувства в мозге одновременно?

С начала 1990-х нейробиологи заполучили в свой арсенал новый мощный инструмент, позволяющий им буквально запечатлеть любопытство в процессе работы. Функциональная магнитно-резонансная томография, фМРТ – процедура, позволяющая исследователям изучать, какой из регионов мозга активируется во время определённого мысленного процесса. Эта технология основана на том факте, что когда определённая область мозга интенсивно используется, энергия, необходимая для нервной деятельности, вызывает приток крови в эту область. Поэтому работающий мозг можно детально разметить, фотографируя изменения потоков крови, используя технологию, основанную на том, что у насыщенной кислородом крови магнитные свойства отличаются от крови, в которой мало кислорода – именно эту разницу и можно заметить на изображениях (blood-oxygen-level-dependent, BOLD). В комбинации с дополнительным когнитивным исследованием фМРТ порождает новое измерение исследований любопытства. Несколько экспериментов в нейробиологии стали особенно инновационными и влиятельными в деле развития нашего понимания нейрофизиологических основ любопытства.



В плодотворном исследовании от 2009 года учёные из Калтеха Мин Жон Кан, Колин Камерер [Min Jeong Kang, Colin Camerer] и их коллеги использовали фМРТ с целью определить нейронные проводящие пути любопытства. Учёные провели эксперимент, в котором сканировали мозг 19 людей, когда те размышляли над 40 вопросами викторины. Вопросы на разные темы были подобраны так, чтобы вызывать смесь из сильного и слабого эпистемологического интереса – то есть, интереса к определённой области знания. Один вопрос звучал так: «Какой инструмент был изобретён так, чтобы напоминать человеческое пение?» Другой: «Как называется галактика, в которой находится Земля?» Участников просили последовательно прочесть вопрос, догадаться об ответе, и обозначить, насколько они уверены в своей догадке. На втором этапе каждый испытуемый вновь видел вопрос, за которым следовал правильный ответ (если интересно, то ответ на первый вопрос – скрипка, на второй – Млечный Путь). Сообщалось, что любопытство оказалось обратной U-образной функцией к неопределённости.

Изображения фМРТ открыли, что в ответ на сильное любопытство, о котором сообщали сами испытуемые, среди явно активированных частей мозга были левое хвостатое ядро и двусторонняя префронтальная кора – а эти области известны в участии в моменты предвкушения награды. Предвкушение – это чувство, которое вы испытываете, когда на пьесе, которую вы давно хотели посетить, поднимают занавес. Левое хвостоятое ядро также активируется во время пожертвований на благотворительность и в ответ на наказание за нечестное поведение – оба эти ощущения воспринимаются как награды. Открытия Кан с коллегами, таким образом, совпадали с идеей о том, что эпистемологическое любопытство – жажда знаний – вызывает предвкушения получения награды, что означает, что мы ценим приобретение знаний и информации. Однако удивительным оказалось то, что структура мозга под названием прилежащее ядро, которая, как считалось, играет основную роль в контурах награды и удовольствия (и один из регионов, наверняка активирующихся в ожидании награды), в эксперименте Кана и её коллег не активировалась.

Исследователи также обнаружили, что когда испытуемым открывали правильный ответ, сильнее активировались области мозга, обычно связываемые с обучением, памятью, пониманием и воспроизведением языка (например, серповидная доля большого мозга). Интересно, что активизация была ярче выражена, когда испытуемым показывали ответы на вопросы, на которые они не знали ответ. Также испытуемые демонстрировали улучшенное запоминание правильных ответов, которые они изначально не давали. В последующем исследовании было показано, что высокое любопытство испытуемых в первой сессии коррелирует с лучшими результатами по извлечению удививших их ответов даже через 10 дней после первого эксперимента. Этого, вероятно, можно было ожидать, поскольку информация считается более ценной, а потенциал для обучения – выше, когда вы исправляете ошибку (относительно тем, которые вам реально интересны). С другой стороны, то, что показ правильного ответа не активировал значительным образом другие участки мозга, которые известны своим откликом на получение награды, приводит в замешательство.

Необходимо помнить о существовании неопределённости, почти неизбежно затмевающей все исследования, проводимые при помощи построения изображений мозга. Хотя фМРТ действительно может помечать регионы мозга, находящиеся в активном состоянии при появлении хотя бы какого-то эпистемологического любопытства (и, как было указано, именно эти регионы связаны с предвкушением награды), те же самые регионы (к примеру, левое хвостатое ядро и двусторонняя префронтальная кора) также активируются в совершено разных задачах, выполняемых мозгом. Получается, что подразумеваемые связи между любопытством и ожиданием награды были бы достаточно слабыми, если бы их не поддерживали свидетельства, полученные когнитивной психологией.



Чтобы подтвердить полученные данные, Кан с коллегами провели дополнительный опыт, составленный так, чтобы различить настоящее ожидание награды и простое увеличение внимания (которое, как показали предыдущие эксперименты, также активирует левое хвостатое ядро). В новом эксперименте было две компоненты. В первой исследователи разрешали испытуемым в любое время потратить один из 25 жетонов на открытие правильного ответа на один из 50 вопросов (к изначальным 40 вопросам добавили ещё 10). Поскольку жетонов было в два раза меньше, чем вопросов, тратя жетон на один вопрос, испытуемый отказывался от другого. Во втором варианте эксперимента испытуемые могли решить подождать от 5 до 25 секунд до появления ответа, или же они могли прервать ожидание и перейти к следующему вопросу – не увидев правильного ответа на предыдущий. Оба действия, трата жетона или ожидание ответа, имели определённую стоимость – выраженную либо в ресурсах, либо во времени. Результаты показали, что трата жетонов или времени сильно коррелировали с выражением любопытства. Этот результат значительно подтвердил интерпретацию любопытства как предвкушения награды, поскольку люди обычно склонны к инвестициям в те вещи, которые, как им кажется, принесут награду.

В целом, несмотря на оставшиеся неопределённости, новаторская работа Кан и её коллег говорит о том, что эпистемологическое любопытство связано с ожиданием информации, которая оценивается, как награда. Дополнительные открытия, показавшие усиление памяти в ответ на состояние, когда людям было интересно, и они ошибались, говорят о том, что любопытство усиливает потенциал обучения. Это открытие может дать важные ключи к усовершенствованию методов обучения и к более эффективной передаче информации.

Но какой бы новаторской ни была эта работа, она оставила много вопросов без ответа. В частности, в исследовании изучался только один тип любопытства – специфический-эпистемологический – тот, что возникает в ответ на такие катализаторы, основанные на знаниях, как вопросы викторины. Реагирует ли мозг сходным образом на стимулы, связанные с новизной, неожиданностью или простым желанием избежать скуки? Зависит ли реакция от формы стимула? К примеру, будут ли совпадать процессы, проходящие в мозге, в том случае, когда нас заинтересует изображение, и в том случае, когда нас заинтересует текст? Опубликованное в 2012 году исследование попыталось поработать с несколькими из этих интересных вопросов.

Сканирование мозга людей при наличии у них любопытства – это, конечно, замечательный эксперимент. Но как попросить человека проявить любопытство? Даже попросить испытуемых оценить своё любопытство по шкале от 1 до 5 – значит, уже ввести фактор субъективности. Когнитивист Мариеке Джепма из Лейденского университета в Нидерландах и её команда использовали метод, отличный от команды Кан для повышения любопытства испытуемых. Джепма решила сконцентрироваться на перцепционном любопытстве – механизме, запускающемся новыми, необычными или двусмысленными объектами или явлениями. Идея состояла в том, чтобы разжечь тлеющие угли любопытства двусмысленными стимулами, допускающими несколько интерпретаций.

Исследователи сканировали в фМРТ мозг 19 участников, демонстрируя им размытые картинки различных знакомых объектов, таких, как автобус или аккордеон, которые из-за размытия было сложно определить. Чтобы запускать и останавливать перцепционное любопытство, Джепма с коллегами хитрым образом применяли четыре различных комбинации размытых и чётких картинок (пример внизу):

1. за размытой картинкой следует её чёткий вариант;
2. за размытой картинкой следует никак не связанная с ней чёткая;
3. за чёткой картинкой следует её размытый вариант;
4. за чёткой картинкой следует её копия.

Испытуемые никогда не знали, чего ожидать, и не знали, будет ли удовлетворено их любопытство, связанное с природой объекта на изображении.



Поскольку исследование Джепма было одним из самых первых экспериментов, пытавшихся продемонстрировать области мозга, связанные с перцепционным любопытством, его результаты вызвали большой интерес – и они не разочаровали. Во-первых, Джепма с коллегами обнаружили, что перцепционное любопытство активирует области мозга, известные своей чувствительностью к неприятным условиям (хотя и не только к ним). Это совпадало с ожиданиями теории недостатка информации – перцепционное любопытство вызывает негативное ощущение нужды и дефицита, нечто вроде жажды.

Во-вторых, исследователи увидели, что окончание любопытства активировало известные контуры, связанные с наградой. Эти открытия также совпадали с идеей о том, что прекращение такого неприятного состояния, как перцепционное любопытство, путём предоставления требуемой информации, или хотя бы уменьшения его интенсивности, воспринимается мозгом как награда. Проще говоря, испытывать любопытство – это как испытывать недостаток чего-либо, какой-либо конфликт или голод. Удовлетворение любопытства сравнимо с получением хорошей еды, употреблением хорошего вина или занятиями хорошим сексом.

Джепма с коллегами обнаружили и третий интересный факт: возбуждение и угасание перцепционного любопытства усиливало работу эпизодической памяти (воспоминания, формирующиеся без усилий), а также активировало гиппокамп, структуру мозга, связанную с обучением. Это открытие дало дополнительную поддержку гипотезе о том, что разжигание любопытства – хорошая стратегия, подходящая как для мотивации к исследованиям, так и к усилению эффектов обучения.

Особенно заставляют задуматься различия между результатами экспериментов Джепмы и Кан. Открытия Джепмы в основном совпадали (хотя и не доказывали) с тем, что любопытство – состояние по сути неприятное, а открытия Кан совпадали (хотя и не доказывали) с тем, что любопытство – состояние приятное. Как можно примирить эти несовпадающие выводы?

Во-первых, как я уже писал, исследование Джепмы было разработано так, чтобы изучать перцепционное любопытство – оно стимулируется двусмысленными, странными или озадачивающими вещами. Точнее, механизм любопытства, вызываемого размытыми изображениями, можно описать как специфически-перцепционный, поскольку испытуемым было любопытно узнать, какие именно объекты представлены на размытых картинках. С другой стороны, изучая любопытство, вызываемое вопросами викторины, Кан с коллегами изучали специфически-эпистемологическое любопытство – интеллектуальную тягу к определённому знанию. На первый взгляд, два исследования говорят о том, что различные аспекты механизмов любопытства могут включать различные участки мозга, и проявлять себя как различные психологические состояния.

В случае подтверждения эта интерпретация сможет поддержать двойной сценарий Джордана Литмана [Jordan Litman]. Литман предположил о существовании того, что он назвал И-любопытство, приятного ощущения, связанного с интересом, и Д-любопытства, вызывающего отвращение чувства дефицита, лишения, связанного с отсутствием доступа к определённой информации. Комбинируя результаты нейробиологических исследований с предположениями Литмана, можно представить, что перцепционное любопытство можно охарактеризовать как принадлежащее к Д-типу, а эпистемологическое – к И-типу. Эта картина также совпадает с гипотезой когнитивистов Жаклин Готлиб, Селест Кид и Пьер-Ив Одейер [Jacqueline Gottlieb, Celeste Kidd, and Pierre-Yves Oudeyer], постулирующих, что «вместо использования одного оптимизационного процесса, любопытство включает в себя целое семейство механизмов, куда входят простые эвристические механизмы, связанные с новизной/неожиданностью, и меры прогресса обучения на больших временных отрезках». Это не обязательно означает, что различные варианты любопытства задействуют совершенно разные секции мозга. Может быть и так, что разные виды любопытства включают некое общее ядро мозга (к примеру, участки, отвечающие за ощущение предвкушения), при этом активируя некие отдельные контуры и химические соединения – хотя, в целом, все режимы работа мозга в какой-то мере функционально связаны.

Джепма с коллегами отметили, что не стоит делать определённых выводов как из их исследования, так и из исследования Кан с коллегами, ввиду наличия в работах нескольких неопределённостей. К примеру, поскольку в эксперименте Кан за вопросами викторины всегда шли правильные ответы, было не совсем ясно, отражала ли активация определённых компонентов мозга обобщённое предвкушение, ожидание обратной связи определённого типа, любопытство, связанное с конкретным определённым правильным ответом, или их комбинацию. Именно поэтому в эксперименте Джепмы учёные решили не раскрывать неопределённость размытых картинок, показывая иногда не связанные с ними изображения. Эта дифференциация позволила исследователям разделить активацию, вызываемую любопытством по поводу природы объекта, от активации, вызываемой предвкушением какой-либо обратной связи, которая, возможно, раскроет природу картинки.

В то же время команда Джепмы признала, что раскрытие природы только половины изображений внесло дополнительную двусмысленность в интерпретацию результатов эксперимента. Например, было невозможно определить, в какой мере участники испытывали неопределённость (и, следовательно, любопытство) по поводу объекта на картинке, в отличие от, скажем, интереса к тому, появится ли соответствующая ему чёткая картинка.

Эти внутренние ограничения экспериментов служат иллюстрацией тому, насколько сложно вести исследования по когнитивной психологии и нейробиологии. Мозг – настолько сложное оборудование, а разум – такое чудесное и детально продуманное ПО, что даже самые тщательно запланированные эксперименты всегда оставляют место для непредсказуемости.

И всё же, я был настолько впечатлён экспериментом Джепмы, что мне стало очень интересно узнать, что привело её к нему и были ли у него какие-то последствия. «Почему вы решили изучать любопытство?» – спросил я её в беседе по Skype.

«Я изучала дилемму эксплуатации и исследований, – пояснила она. – Вы эксплуатируете известные вам вещи и изучаете то, о чём знаете мало. Мне было интересно, как эксплуатация и исследование направляют ваш процесс принятия решений».

Это было вполне логично, но всё же не давало полного ответа на мой вопрос. Поэтому я спросил: «А дальше?»

«Я поняла, что главной мотивацией к исследованиям служит любопытство, именно так я в это и ввязалась. К моему удивлению, я обнаружила, что на эту тему было проведено очень мало исследований со стороны нейробиологии, несмотря на чрезвычайную важность этой темы».

«Проводили ли вы дополнительную работу на эту тему, возможно, ещё не опубликованную?»

Она улыбнулась. «Как вы догадались? Я провела предварительное исследование на тему того, готовы ли индивидуумы к тому, чтобы перенести физическую боль ради удовлетворения любопытства».

«И готовы ли?»

«Не все были готовы испытывать боль, но некоторые соглашались».

Дарвин, с жуком во рту, явно принадлежал бы ко второй категории.

Марио Ливио – астрофизик, автор бестселлеров. Среди его книг – национальный бестселлер "Гениальные ошибки" и "Почему? Что делает нас любопытными".