Человеческий мозг находится в постоянной работе, обрабатывая информацию, которая поступает с совершенно разной скоростью. Одни сигналы требуют от нас мгновенной реакции на изменения в окружающей среде, в то время как другие разворачиваются медленнее – по мере того, как мы осмысливаем значение, контекст или чьи-то намерения.
Новое исследование ученых из Ратгерского университета, опубликованное в журнале «Nature Communications», проливает свет на то, как мозг объединяет эти быстрые и медленные сигналы. В центре внимания – сети связей белого вещества, которые позволяют разным областям мозга обмениваться данными, поддерживая мышление, принятие решений и поведение.
Как выяснилось, не все отделы мозга обрабатывают информацию с одинаковой скоростью. Каждая область работает в своем характерном временном окне, известном как «внутренняя нейронная временная шкала». Этот параметр отражает, как долго конкретный участок мозга удерживает информацию, прежде чем переключиться на следующий сигнал. Фактически, у каждого отдела есть свои «внутренние часы».
«Чтобы взаимодействовать с окружающим миром через действия, наш мозг должен объединять информацию, обработанную в разных временных масштабах, – объясняет Линден Паркс, доцент кафедры психиатрии Ратгерского университета и старший автор исследования. – Мозг достигает этого, используя связи белого вещества для обмена информацией между регионами, и такая интеграция имеет решающее значение для поведения человека».
Чтобы понять, как работает этот механизм, Паркс и его коллеги проанализировали данные визуализации мозга 960 человек. На основе этой информации они создали подробные карты нейронных связей каждого участника – так называемые коннектомы. Затем команда применила математические модели для отслеживания движения информации по этим сложным сетям.
Исследователи обнаружили, что то, как эти различные «скорости» распределены по коре головного мозга, играет ключевую роль в эффективности, с которой мозг переключается между различными состояниями активности, связанными с поведением. Причем эта временная организация была индивидуальной для каждого человека. По словам ученых, различия в том, как мозг обрабатывает информацию на разных скоростях, помогают объяснить, почему люди отличаются по своим когнитивным способностям.
Исследование также показало, что эти временные паттерны связаны с генетическими, молекулярными и клеточными особенностями мозговой ткани. Аналогичные связи были обнаружены и у мышей, что говорит об общности этих механизмов для разных видов. «Люди, чья нейронная проводка лучше соответствует тому, как разные регионы обрабатывают быструю и медленную информацию, как правило, демонстрируют более высокие когнитивные способности», – заключает Паркс.
Опираясь на полученные результаты, исследовательская группа планирует применить тот же подход для изучения нейропсихиатрических заболеваний, таких как шизофрения, биполярное расстройство и депрессия. Цель – понять, как нарушения в связях мозга могут разрушать сложный механизм обработки информации во времени.
