În creier, gândurile concurente vin în valuri și ritmuri

În ciuda progreselor semnificative în imagistica creierului și în știința cognitivă, neurologii continuă să caute modul în care creierul se dezvoltă și păstrează percepțiile și amintirile.

Dovezile emergente sugerează că un grup de neuroni pot reprezenta fiecare informație unică, dar nimeni nu știe exact cum arată aceste ansambluri sau cum se formează.

Într-un nou studiu, cercetătorii de la MIT și Universitatea din Boston au câștigat o perspectivă asupra modului în care ansamblurile neuronale formează gânduri și susțin flexibilitatea de a se răzgândi.

Cercetătorii au identificat grupuri de neuroni care codifică reguli comportamentale specifice prin oscilarea sincronizată între ele. Rezultatele sugerează că natura gândirii conștiente poate fi ritmică.

„În timp ce vorbim, gândurile plutesc în și din capul nostru. Toate acestea sunt ansambluri care se formează și apoi se reconfigurează la altceva. A fost un mister cum creierul face acest lucru ", a declarat cercetătorul Earl Miller, Ph.D. „Aceasta este problema fundamentală despre care vorbim - însăși natura gândirii în sine”.

Rezultatele cercetării sunt publicate în jurnal Neuron.

Oamenii de știință au identificat două ansambluri neuronale în creierul maimuțelor antrenate să răspundă la obiecte, fie pe baza culorii, fie a orientării lor. Această sarcină necesită flexibilitate cognitivă - capacitatea de a comuta între două seturi distincte de reguli pentru comportament.

„Efectiv ceea ce fac este să se concentreze asupra unor părți ale informațiilor din lume și să le ignore pe altele. Ce comportament fac depinde de context ”, a declarat Tim Buschman, doctorat, cercetător postdoctoral al MIT și unul dintre autorii principali ai lucrării.

Pe măsură ce animalele au trecut de la o sarcină la alta, cercetătorii au măsurat undele creierului produse în diferite locații ale cortexului prefrontal, unde se desfășoară cele mai multe planificări și gânduri. Aceste unde sunt generate de fluctuațiile ritmice ale activității electrice a neuronilor.

Când animalele au răspuns la obiecte bazate pe orientare, cercetătorii au descoperit că anumiți neuroni oscilau la frecvențe înalte care produc așa-numitele unde beta.

Când culoarea era regula necesară, un alt ansamblu de neuroni oscila în frecvența beta. Unii neuroni s-au suprapus, aparținând mai multor grupuri, dar fiecare ansamblu avea propriul model distinctiv.

Interesant este faptul că cercetătorii au văzut, de asemenea, oscilații în gama alfa de frecvență joasă în rândul neuronilor care alcătuiesc ansamblul regulii de orientare, dar numai atunci când se aplica regula culorii. Cercetatorii cred ca undele alfa, care au fost asociate cu suprimarea activitatii creierului, ajuta la calmarea neuronilor care declanseaza regula orientarii.

„Ceea ce sugerează acest lucru este că orientarea era dominantă, iar culoarea era mai slabă. Creierul arunca această explozie de alfa asupra ansamblului de orientare pentru a-l închide, astfel încât animalul să poată folosi ansamblul mai slab ”, a spus Miller.

Următorul obiectiv pentru cercetători este să descopere modul în care aceste ansambluri neuronale își coordonează activitatea pe măsură ce creierul trece înainte și înapoi între diferite reguli sau gânduri.

Unii neurologi au teoretizat că structurile cerebrale mai profunde, cum ar fi talamusul, se ocupă de această coordonare, dar nimeni nu știe cu siguranță, a spus Miller. „Este unul dintre cele mai mari mistere ale cunoașterii, ceea ce îți controlează gândurile”, a spus el.

Experții consideră că acest fir de investigație ar putea ajuta, de asemenea, la dezlegarea bazei neuronale a conștiinței.

„Cea mai fundamentală caracteristică a conștiinței este capacitatea sa limitată. Puteți ține cont doar de câteva gânduri simultan ”, a spus Miller.

Aceste oscilații pot explica de ce: Studiile anterioare au arătat că atunci când un animal ține cont de două gânduri, două ansambluri diferite oscilează în frecvențe beta, defazate între ele.

„Asta sugerează imediat de ce există o capacitate limitată de conștiință: numai atât de multe bile pot fi păstrate în aer în același timp, doar o cantitate limitată de informații se pot încadra într-un singur ciclu oscilator”, a spus Miller.

Cercetătorii consideră că înțelegerea oscilațiilor cerebrale poate ajuta oamenii de știință să descopere misterul psihozei în tulburările de gândire, cum ar fi schizofrenia - studiile au arătat că pacienții cu schizofrenie au oscilații beta reduse.

Sursa: Institutul de Tehnologie din Massachusetts