Мозговые волны помогают человеку замечать необычное в обыденном

Новое исследование, проведенное нейробиологами Массачусетского технологического института и Бостонского университета, показало, что динамическое взаимодействие различных частот мозговых волн управляет умением мозга выделять новые события и вещи, которые человек замечает на фоне всего остального.

Свою гипотезу учёные сначала проверили на  животных. Им показали изображение в качестве подсказки, а затем, после короткой паузы, на экран вернулись три изображения, включая оригинал. Чтобы выполнить задание, животным нужно было направить взгляд на ранее запрошенное изображение. Иногда сигнал был одним и тем же на протяжении многих испытаний подряд, то есть стал предсказуемым. Но иногда изображение внезапно менялось, нарушая ожидания.

Измеряя тысячи нейронов на поверхности или коре головного мозга животных, когда они реагировали на предсказуемые и внезапные изображения, исследователи обнаружили, что низкочастотные альфа- и бета-волны мозга или ритмы, возникающие в лобных когнитивных областях мозга, подавляются. Информация, связанная с неожиданными стимулами, передается нейронам в сенсорных областях в задней части мозга через более высокочастотные гамма-волны.

Во время эксперимента ученые считывали нейронную активность и общие ритмы, производимые этой активностью, в пяти областях коры головного мозга, от зрительных областей в затылке до теменной коры в середине и когнитивной коры, включая префронтальную кору.

Команда не пыталась анализировать рабочую память или то, как животные хранят в памяти образ реплики. Вместо этого они измеряли различия, возникающие, когда изображение реплики было предсказуемым, по сравнению с тем, когда оно не было.

Результаты эксперимента показали, что непредсказуемые стимулы вызывают больше нервной активности, чем предсказуемые. Это исследование важно для понимания прогнозирующего кодирования. Это ключевая когнитивная функция, которая, нарушается при расстройствах аутистического спектра. Некоторым людям с аутизмом сложно рассматривать знакомые стимулы как таковые, считая все новым. Это может помешать умению распознавать предсказуемые ситуации и получать опыт.

По словам ученых, проведение экспериментов, которые могут полностью отделить внимание от прогнозов, может стать важным направлением в будущем. Другой важной целью в будущем будет создание вычислительных моделей, имитирующих взаимодействия между слоями и частотами, чтобы подавить предсказанную информацию.