Ученые обнаружили в мозгу завихрения, улучшающие работу нейронов
Изучение электрической активности мозга только за последние несколько лет привело к довольно впечатляющим результатам. Мы увидели новые взгляды на то, как форма мозга влияет на его функции; методы борьбы с депрессией путем магнитной стимуляции определенных участков мозга; а также способ, с помощью которого мозг можно настроить на обучение в три раза быстрее, чем обычно.
Но большая часть науки, стоящей за этими исследованиями, сосредоточена на электрических импульсах, которые распределяются между нейронами в некотором роде по линейной схеме — это очень похоже на наблюдение за магистралью транспорта, движение на которой происходит в разных направлениях. Новое исследование, проведенное учеными из Университета Сиднея в Австралии и Университета Фудань в Китае, показало, что в коре больших полушарий головного мозга, внешнем слое мозга, существуют более крупные завихрения электрической активности. Продолжая аналогию, это что-то вроде ветровых потоков в воздухе над шоссе.
Команда обнаружила «мозговые водовороты», изучив МРТ-сканы мозга 100 молодых людей.
«Эти спиральные узоры демонстрируют сложную динамику, перемещаясь по поверхности мозга и вращаясь вокруг центральных точек, известных как фазовые сингулярности», — рассказал старший автор и доцент США Пулин Гонг.
Зачем мозгу завихрения?
Ведущий автор исследования и аспирант Ибэнь Сюй отмечает, что эта организация может принимать форму передачи информации между различными специализированными областями мозга по мере того, как завихрения текут и меняют направление. Тот факт, что эти спирали были обнаружены в коре головного мозга, важен, так как это область, которая выполняет некоторые ключевые функции, включая внимание, речь, память и восприятие.
«Одна из ключевых характеристик этих мозговых спиралей заключается в том, что они часто возникают на границах, разделяющих различные функциональные сети в мозге, — рассказал Сюй. — Благодаря своему вращательному движению они эффективно координируют поток активности между этими сетями».
«В нашем исследовании мы заметили, что эти взаимодействующие мозговые спирали позволяют гибко реконфигурировать активность мозга во время различных задач, связанных с обработкой естественного языка и рабочей памятью, чего они достигают, изменяя направление своего вращения», — добавил он.
Исследователи полагают, что это открытие не только поможет лучше понять, как функционирует наш мозг и как бороться с его заболеваниями, но и поможет улучшить компьютерные системы, основанные на том, как наш мозг обрабатывает данные.
«Сложные взаимодействия между несколькими сосуществующими спиралями могут позволить проводить нейронные вычисления распределенным и параллельным образом, что приведет к замечательной вычислительной эффективности», — отметил Гонг.