V mozku přicházejí konkurenční myšlenky ve vlnách a rytmech

Navzdory významnému pokroku v zobrazování mozku a kognitivních vědách neurovědci pokračují v hledání toho, jak mozek vyvíjí a zachovává vnímání a vzpomínky.

Objevující se důkazy naznačují, že skupina neuronů může představovat každou jedinečnou informaci, ale nikdo neví, jak tyto soubory vypadají nebo jak se tvoří.

V nové studii získali vědci na MIT a Bostonské univerzitě vhled do toho, jak neurální soubory formují myšlenky a podporují flexibilitu při změně mysli.

Vědci identifikovali skupiny neuronů, které kódují specifická pravidla chování oscilací synchronně s ostatními. Výsledky naznačují, že povaha vědomého myšlení může být rytmická.

"Když mluvíme, myšlenky se vznášejí a vystupují z našich hlav." To jsou všechny soubory, které se formují a poté se překonfigurují na něco jiného. Bylo záhadou, jak to mozek dělá, “řekl výzkumný pracovník Earl Miller, Ph.D. "To je základní problém, o kterém mluvíme - samotná podstata samotného myšlení."

Výsledky výzkumu jsou publikovány v časopise Neuron.

Výzkumní vědci identifikovali dva neurální soubory v mozku opic trénovaných k reakci na objekty na základě jejich barvy nebo orientace. Tento úkol vyžaduje kognitivní flexibilitu - schopnost přepínat mezi dvěma odlišnými sadami pravidel chování.

"Účinně to, co dělají, je soustředit se na některé části informací na světě a ostatní ignorovat." To, jaké chování dělají, závisí na kontextu, “uvedl Tim Buschman, Ph.D., postdoktorský výzkumník MIT a jeden z hlavních autorů článku.

Když se zvířata přepínala mezi úkoly, vědci měřili mozkové vlny produkované na různých místech v prefrontální kůře, kde probíhá většina plánování a myšlení. Tyto vlny jsou generovány rytmickými fluktuacemi elektrické aktivity neuronů.

Když zvířata reagovala na objekty na základě orientace, vědci zjistili, že určité neurony kmitají při vysokých frekvencích, které produkují takzvané beta vlny.

Když byla požadovaným pravidlem barva, kmitala v kmitočtu beta jiná skupina neuronů. Některé neurony se překrývaly a patřily k více než jedné skupině, ale každý soubor měl svůj vlastní charakteristický vzor.

Zajímavé je, že vědci také viděli oscilace v nízkofrekvenčním alfa rozsahu mezi neurony, které tvoří soubor pravidla orientace, ale pouze při aplikaci pravidla barvy. Vědci se domnívají, že alfa vlny, které byly spojeny s potlačením mozkové činnosti, pomáhají uklidnit neurony, které spouští pravidlo orientace.

"To naznačuje, že orientace byla dominantní a barva byla slabší." Mozek vrhal tento výbuch alfa na orientační celek, aby jej uzavřel, aby zvíře mohlo použít slabší celek, “řekl Miller.

Dalším cílem pro vědce je zjistit, jak tyto nervové soubory koordinují svou aktivitu, když mozek přepíná mezi různými pravidly nebo myšlenkami.

Někteří neurologové se domnívají, že tuto koordinaci zvládají hlubší mozkové struktury, jako je thalamus, ale nikdo neví jistě, řekl Miller. "Je to jedno z největších tajemství poznání, které ovládá vaše myšlenky," řekl.

Odborníci se domnívají, že toto vyšetřovací vlákno by také mohlo pomoci rozluštit nervový základ vědomí.

"Nejzákladnější charakteristikou vědomí je jeho omezená kapacita." Můžete mít na paměti jen velmi málo myšlenek současně, “řekl Miller.

Tyto oscilace mohou vysvětlovat, proč tomu tak je: Předchozí studie ukázaly, že když zvíře má na mysli dvě myšlenky, oscilují dva různé soubory ve frekvencích beta, mimo fázi jeden s druhým.

"To okamžitě naznačuje, proč existuje omezená kapacita vědomí: Ve vzduchu může být udržováno pouze tolik koulí současně, pouze omezené množství informací se vejde do jednoho oscilačního cyklu," řekl Miller.

Vědci se domnívají, že porozumění mozkovým oscilacím může vědcům pomoci odhalit záhadu psychózy u poruch myšlení, jako je schizofrenie - studie ukázaly, že pacienti se schizofrenií snížili beta oscilace.

Zdroj: Massachusetts Institute of Technology