В мозъка, конкуриращите се мисли идват във вълни и ритми

Въпреки значителния напредък в изобразяването на мозъка и когнитивната наука, невролозите продължават да търсят как мозъкът се развива и запазва възприятията и спомените.

Новите доказателства сочат, че група неврони могат да представляват всяка уникална информация, но никой не знае точно как изглеждат тези ансамбли или как се формират.

В ново проучване изследователи от Масачузетския технологичен институт и Бостънския университет получиха представа за това как невронните ансамбли формират мисли и подкрепят гъвкавостта за промяна на нечий ум.

Изследователите идентифицират групи неврони, които кодират специфични поведенчески правила, като се колебаят в синхрон помежду си. Резултатите предполагат, че естеството на съзнателната мисъл може да е ритмично.

„Докато разговаряме, мислите ни се носят и излизат от главите ни. Това са всички ансамбли, които се формират и след това се преконфигурират към нещо друго. Мистерия беше как мозъкът прави това “, каза изследователят граф Милър, д-р. „Това е основният проблем, за който говорим - самата природа на самата мисъл.“

Резултатите от изследването са публикувани в списанието Неврон.

Учените изследователи идентифицират два невронни ансамбъла в мозъка на маймуни, обучени да реагират на обекти въз основа или на техния цвят или ориентация. Тази задача изисква когнитивна гъвкавост - способността да превключвате между два различни набора от правила за поведение.

„Ефективно това, което правят, е да се фокусират върху някои части от информацията в света и да игнорират други. Кое поведение правят, зависи от контекста “, каза д-р Тим Бушман, докторант от MIT и един от водещите автори на статията.

Докато животните превключваха между задачите, изследователите измерваха мозъчните вълни, произведени на различни места в префронталната кора, където се осъществява повечето планиране и мислене. Тези вълни се генерират от ритмични колебания на електрическата активност на невроните.

Когато животните реагираха на обекти въз основа на ориентация, изследователите установиха, че някои неврони трептят с високи честоти, които произвеждат така наречените бета вълни.

Когато цветът беше необходимото правило, различен ансамбъл от неврони се колебаеше в бета честотата. Някои неврони се припокриват, принадлежащи към повече от една група, но всеки ансамбъл има свой собствен отличителен модел.

Интересното е, че изследователите също са забелязали трептения в нискочестотния алфа диапазон сред невроните, съставляващи ансамбъла на правилата за ориентация, но само когато се прилага цветовото правило. Изследователите вярват, че алфа вълните, които са свързани с потискане на мозъчната дейност, помагат да се успокоят невроните, които задействат правилото за ориентация.

„Това предполага, че ориентацията е била доминираща, а цветът е бил по-слаб. Мозъкът хвърляше този взрив на алфа към ориентационния ансамбъл, за да го затвори, за да може животното да използва по-слабия ансамбъл ”, каза Милър.

Следващата цел на изследователите е да открият как тези невронни ансамбли координират своята дейност, докато мозъкът превключва между различни правила или мисли.

Някои невролози предполагат, че по-дълбоките мозъчни структури, като таламуса, се справят с тази координация, но никой не знае със сигурност, каза Милър. „Това е една от най-големите загадки на познанието, това, което контролира вашите мисли“, каза той.

Експертите смятат, че тази разследваща нишка също може да помогне за разгадаването на невронната основа на съзнанието.

„Най-фундаменталната характеристика на съзнанието е неговият ограничен капацитет. Можете да държите само няколко мисли едновременно в ума си - каза Милър.

Тези трептения могат да обяснят защо е така: Предишни проучвания показват, че когато животно държи две мисли в ума си, два различни ансамбъла трептят в бета честоти, извън фаза един с друг.

„Това веднага подсказва защо има ограничен капацитет за съзнание: Само толкова топки могат да се държат във въздуха едновременно, само ограничено количество информация може да се побере в един колебателен цикъл“, каза Милър.

Изследователите вярват, че разбирането на мозъчните трептения може да помогне на учените да разгадаят тайната на психозата при мисловни разстройства като шизофрения - проучванията показват, че пациентите с шизофрения са намалили бета трептенията.

Източник: Масачузетски технологичен институт