Источник фото: MIT News
Ученые Массачусетского технологического института предложили теорию, объясняющую роль мозговых волн в мышлении и сознании. Авторы считают, что ритмическая активность нейронов координирует работу нервных сетей и позволяет мозгу выполнять аналоговые вычисления. Исследование трех специалистов Института обучения и памяти Пиковера при MIT опубликовано в журнале The Journal of Neuroscience.
По версии исследователей, одних только нейронных связей и синапсов недостаточно для быстрой обработки постоянно меняющейся информации. Синапсы хранят воспоминания, текущие цели и другие представления, однако перестройка таких соединений требует времени. Мозговые волны, напротив, способны за доли секунды согласовывать деятельность миллионов нейронов.
Ученые отмечают, что нейроны могут одновременно участвовать в нескольких функциональных сетях и реагировать на разные сигналы. Медленные альфа- и бета-волны, связанные с памятью и целями, регулируют более быстрые гамма-волны, обрабатывающие поступающие сенсорные данные. При этом электрические поля могут быстро влиять на активность нейронов через эфаптическую связь — взаимодействие клеток без прямого синаптического контакта.
Согласно теории, бета-волны перемещаются по коре головного мозга и определяют, где и когда гамма-волны будут обрабатывать информацию. Пересечение волн может усиливать или ослаблять сигналы, что создает условия для параллельных аналоговых вычислений. Следующим этапом работы станет поиск прямых признаков таких вычислений в рисунках мозговой активности.
Авторы также связывают организацию мозговых волн с сознанием. Они полагают, что сознательное состояние возникает при согласованной и глобально объединенной работе коры головного мозга. Эксперименты с общей анестезией показали, что препараты с разными механизмами действия сходным образом нарушают динамику мозговых волн и приводят к потере сознания.
Новая концепция может иметь значение для разработки методов лечения, поскольку на мозговые волны можно воздействовать без хирургического вмешательства. В лаборатории одного из авторов уже изучают их роль при аутизме. Работу поддержали несколько организаций, включая Институт Пиковера, Национальные институты здравоохранения США и Simons Center for the Social Brain.