В мозговых волнах ученые видят, как нейроны манипулируют возможным будущим

Столкнувшись с решением, мозг взвешивает свои возможности, объединяя их в быстро чередующиеся циклы мозговых волн.

Когда мозг рассматривает несколько направлений действий, он может представлять их как быстро чередующиеся сигналы, которые соответствуют отдельным циклам определенных мозговых волн. Этот процесс упаковывает сценарии вместе, но также сохраняет их раздельными.

Все мы постоянно сталкиваемся с сознательным и бессознательным выбором. Не только о том, что надеть, что поесть или как провести выходные, но и о том, какую руку использовать, когда берете карандаш. Чтобы принимать даже тривиальные решения, наш мозг просеивает кучу «что если» и взвешивает гипотетические данные. 

В статье, опубликованной в этом году в Cell , команда исследователей из Калифорнии вглядывалась в мозг крыс на пороге принятия решения и наблюдала, как их нейроны разыгрывают конкурирующий выбор, доступный для них. Механизм, который они описали, может лежать в основе не только принятия решений, но и способности животных представлять более абстрактные возможности — что-то похожее на воображение.

Группа, возглавляемая нейробиологом Лореном Фрэнком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, исследовала активность клеток в гиппокампе, области мозга в форме морского конька, которая, как известно, играет важную роль как в навигации, так и в хранении и извлечении воспоминаний. Они уделили особое внимание нейронам, которые называются «GPS мозга», потому что они мысленно отображают местоположение животного, когда оно движется в пространстве.

Было показано, что клетки очень быстро запускаются в определенных последовательностях, когда животное перемещается в окружающей среде. Эти паттерны нейронной активности, называемые тета-циклами, повторяются у крыс примерно восемь раз в секунду и представляют собой постоянно обновляемую виртуальную траекторию для животных.

Но, как теперь выяснили Фрэнк и его команда, когда животное собирается действовать, нейронная активность, связанная с тэта-циклами, перебрасывается между различными возможными путями будущего — не только для предсказания того, что должно произойти, но и как своего рода скоростного теста предстоящих действий.

Когда Фрэнк и его коллеги еще более внимательно изучили нейронную активность во время тета-ритмов, они обнаружили, что первая часть каждого цикла соответствовала тому, где в настоящее время находилась крыса, а вторая часть показывала левую или правую альтернативу. Весь шаблон выглядел примерно так: текущее местоположение, вариант идти налево, текущее местоположение, вариант идти вправо и повторить.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.014

Вас также может заинтересовать:

Легкие упражнения улучшают распознавание похожих воспоминаний

Почему нам нравятся пряности?