Мозковий “роумінг”: як мандрівні хвилі формують наше сприйняття реальності
Наше сприйняття світу – це не просто пасивне відображення дійсності, як це робить фотокамера. Людський мозок, як з’ясували науковці, активно конструює реальність, використовуючи складні механізми. Одним із таких механізмів, що відкриває нові горизонти розуміння роботи нашого мозку, є так звані “мандрівні нейронні хвилі”. Ці електричні сигнали, що переміщуються по тканинах мозку, а не залишаються в одній ділянці, можуть суттєво впливати на те, що ми помічаємо та як інтерпретуємо інформацію.
Видання SciTechDaily повідомляє про нове дослідження вчених з Інституту Солка, які висунули гіпотезу, що ці хвилі є не просто фоновою активністю. Навпаки, вони можуть відігравати ключову роль у формуванні внутрішньої моделі навколишнього світу. На відміну від об’єктива камери, яка фіксує все без винятку, мозок постійно обробляє неповні дані від органів чуття, заповнює прогалини, прогнозує майбутні події та використовує минулий досвід. Мандрівні хвилі, на думку дослідників, допомагають узгоджувати ці процеси між різними ділянками кори головного мозку.
Чотири грані сприйняття: функції мандрівних хвиль
Дослідники виокремлюють чотири потенційні функції мандрівних хвиль, кожна з яких доповнює наше розуміння роботи мозку:
- Модифікація сприйняття в реальному часі: Хвилі можуть динамічно змінювати чутливість нейронних мереж, що впливає на те, наскільки яскраво ми сприймаємо ту чи іншу інформацію в конкретний момент.
- Тимчасове зберігання сенсорної інформації: Ці хвилі можуть слугувати своєрідним буфером, утримуючи нещодавно отримані відчуття, щоб мозок міг їх опрацювати.
- Передбачення майбутніх подій: Науковці припускають, що мандрівні хвилі беруть участь у формуванні очікувань, допомагаючи мозку прогнозувати, що відбудеться далі.
- Відтворення послідовностей, пов’язаних зі спогадами: Можливо, ці хвилі допомагають активувати та відтворювати ланцюжки спогадів, які пов’язані з поточним досвідом.
Відкриття несподіваної активності
Вперше мандрівні хвилі у зоровій системі несплячих тварин були зафіксовані у 2020 році в лабораторії нейробіолога Джона Рейнольдса. До цього подібна активність спостерігалася переважно під час анестезії, що ставило під сумнів її значення для нормального функціонування мозку. Подальші експерименти виявили, що у тварин у стані неспання ці хвилі можуть бути пов’язані зі здатністю розпізнавати об’єкти. Залежно від того, коли саме проходить хвиля, зорова кора може реагувати на новий сигнал по-різному, стаючи більш або менш чутливою. Це може пояснювати, чому ми іноді не можемо знайти предмет, хоча він знаходиться прямо перед очима – мозок просто не “зловив” його в потрібний момент.
Запропонована модель пояснює виникнення хвиль повторною взаємодією нейронів, силу зв’язків між якими формує накопичений досвід. Подібно до великих мовних моделей, які вчаться на величезних обсягах даних, мозок, на думку Рейнольдса, формує власну “біологічну генеративну модель” на основі життєвого досвіду. Це дозволяє нам сприймати світ як стабільний, незважаючи на постійні зміни сигналів, що надходять з органів чуття. Мозок використовує попередні знання та очікування, щоб створити цілісне сприйняття об’єктів та їхнього руху, навіть коли зображення на сітківці постійно змінюється. Мандрівні хвилі, ймовірно, допомагають мозку обирати найбільш правдоподібне пояснення отриманих сигналів, замість того, щоб обробляти кожен окремий фрагмент інформації.