У мозку конкуруючі думки приходять хвилями та ритмами
Нові дані свідчать про те, що група нейронів може представляти кожну унікальну інформацію, але ніхто не знає, як виглядають ці ансамблі або як вони утворюються.
У новому дослідженні дослідники з Массачусетського технологічного університету та Бостонського університету отримали уявлення про те, як нейронні ансамблі формують думки, і підтримують гнучкість для зміни думки.
Дослідники виділили групи нейронів, які кодують конкретні правила поведінки, коливаючись синхронно між собою. Результати дозволяють припустити, що природа свідомої думки може бути ритмічною.
“Коли ми розмовляємо, думки випливають і виходять з голови. Це всі ансамблі, які формуються, а потім переналаштовуються на щось інше. Загадкою було те, як це робить мозок », - сказав дослідник граф Міллер, доктор філософії. "Це основна проблема, про яку ми говоримо - сама природа думки".
Результати дослідження опубліковані в журналі Нейрон.
Вчені-дослідники виявили два нервові ансамблі в мозку мавп, навчених реагувати на предмети, виходячи або з їх кольору, або з орієнтації. Це завдання вимагає когнітивної гнучкості - здатності переключатися між двома різними наборами правил поведінки.
"Фактично те, що вони роблять, це фокусування на одних частинах інформації у світі та ігнорування інших. Те, якою поведінкою вони займаються, залежить від контексту », - сказав доктор філософії Тім Бушман, докторант MIT та один з провідних авторів статті.
Коли тварини перемикалися між завданнями, дослідники вимірювали мозкові хвилі, що утворюються в різних місцях по всьому префронтальному відділу кори, де відбувається більшість планувань та думок. Ці хвилі породжуються ритмічними коливаннями електричної активності нейронів.
Коли тварини реагували на предмети, засновані на орієнтації, дослідники виявили, що певні нейрони коливаються на високих частотах, що створюють так звані бета-хвилі.
Коли кольором було необхідне правило, інший ансамбль нейронів коливався в бета-частоті. Деякі нейрони перекривались, належачи більш ніж до однієї групи, але кожен ансамбль мав свою особливу закономірність.
Цікаво, що дослідники також бачили коливання в низькочастотному альфа-діапазоні серед нейронів, що складають ансамбль правил орієнтації, але лише тоді, коли застосовувалося правило кольору. Дослідники вважають, що альфа-хвилі, які були пов'язані з пригніченням мозкової діяльності, допомагають заспокоїти нейрони, які запускають правило орієнтації.
«Це свідчить про те, що орієнтація була домінуючою, а колір був слабшим. Мозок кидав цей вибух альфи на орієнтаційний ансамбль, щоб замовкнути, щоб тварина могла використовувати слабший ансамбль », - сказав Міллер.
Наступною метою дослідників є виявити, як ці нервові ансамблі координують свою діяльність, коли мозок перемикається між різними правилами чи думками.
Деякі неврологи висували теорію, що глибші структури мозку, такі як таламус, виконують цю координацію, але ніхто точно не знає, сказав Міллер. "Це одна з найбільших таємниць пізнання, що контролює ваші думки", - сказав він.
Експерти вважають, що ця нитка розслідувань також може допомогти розкрити нервову основу свідомості.
“Найбільш фундаментальною характеристикою свідомості є її обмежена здатність. Ви можете одночасно мати на увазі дуже мало думок », - сказав Міллер.
Ці коливання можуть пояснити, чому саме так. Попередні дослідження показали, що коли тварина тримає на увазі дві думки, два різні ансамблі коливаються в бета-частотах, не в фазі один з одним.
"Це відразу підказує, чому існує обмежена здатність до свідомості: у повітрі одночасно може утримуватися стільки куль, лише обмежена кількість інформації може вміститися в один коливальний цикл", - сказав Міллер.
Дослідники вважають, що розуміння коливань мозку може допомогти вченим розкрити таємницю психозу при таких розладах мислення, як шизофренія - дослідження показали, що пацієнти з шизофренією зменшують бета-коливання.
Джерело: Массачусетський технологічний інститут
