Ученые раскрыли механизм интеллектуальных усилий
Исследователи из Калифорнийского университета (США) раскрыли механизм, позволяющий различным группам нейронов головного мозга мгновенно объединяться друг с другом при решении сложных интеллектуальных задач, а затем снова разъединяться. Этим процессом руководят мозговые волны, которые работают как ритм-секция в джазовом ансамбле, отбивая четкий такт, пока нейронные сети занимаются импровизацией, считают ученые.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, открывают новые возможности для лечения заболеваний, связанных с нарушениями ритмов мозговой активности — болезни Паркинсона, шизофрении и аутизма.
Известны пять типов мозговых волн — гамма-ритмы, альфа-ритмы, бета-ритмы, тета-ритмы и дельта-ритмы. Все они играют различную роль. Например, тета-волны помогают координировать нейронные сети, отвечающие за ориентацию в пространстве, гамма-ритм преобладает при необходимости сосредоточения внимания.
В ходе эксперимента ученые измерили динамику электрической активности головного мозга пациентов с эпилепсией, интеллект которых не пострадал от болезни. Участникам исследования необходимо было решать задачи с постоянно повышающимся уровнем сложности. При этом впервые на людях использовался метод электрокортикографии, когда электроды накладываются непосредственно на кору головного мозга.
Результаты показали, что в момент, когда выполнение задания требовало мощного интеллектуального усилия, происходила мгновенная синхронизация тета-волн в префронтальной коре и резкое усиление активности нейронов в этой зоне мозга, отвечающей за управление мыслительной деятельностью. При этом также возрастала амплитуда гамма-волн, что в совокупности обеспечивало быструю коммуникацию и обмен информацией между нейронными сетями различных отделов префронтальной коры. Когда задача была решена, частота колебаний тета- и гамма-волн снижалась, и связи между отделами префронтальной коры ослабевали.
«В человеческом мозге порядка 86 миллиардов нейронов, которые пытаются контактировать друг с другом в этом невероятно вязком, шумном электрохимическом супе, — отметил ведущий автор исследования Брэдли Войтек (Bradley Voytek). — Наши результаты помогают понять, как нейронным сетям удается быстро объединить усилия, когда это необходимо. Возможно, наш нейронный оркестр вовсе не нуждается в дирижере, эту роль выполняют мозговые волны, прокатывающиеся по возбуждающимся лишь на краткий миг нейронам, подобно делающим волну болельщикам на стадионе».
Ранее китайские ученые зафиксировали на снимках МРТ процессы, происходящие в мозге, когда человек влюблен.
