Мистериозни спираловидни сигнали са открити в човешкия мозък и учените, открили завихрянията, смятат, че те могат да помогнат за организирането на сложна мозъчна дейност.
Сигналите, които се появяват като въртящи се спирали от мозъчни вълни през външния слой на мозъка, са открити при сканиране на мозъка с функционален магнитен резонанс (fMRI) на 100 млади възрастни и се появяват както когато са почивали, така и когато са изпълнявали задачи.
Точната цел на тези вихри е неизвестна, но техните откриватели смятат, че спиралните сигнали могат да се използват за свързване на различни части на мозъка и за по-бърза обработка на информацията. Тези вихри може дори да бъдат увредени от мозъчни заболявания като деменция и могат да послужат като вдъхновение за напреднали компютри, които емулират сложните процеси на човешкия ум. Изследователите публикуваха своите открития на 15 юни в списанието Природа Човешко поведение.
Свързани: Нараняването на главата на музиканта предизвика рядка синестезия, карайки го да „вижда“ музика
„Подобно на вихрите действат при турбуленция, спиралите участват в сложни взаимодействия, играейки решаваща роля в организирането на сложните дейности на мозъка,“ Пулин Гонгдоцент по физика в университета в Сидни, се казва в изявление. „Сложните взаимодействия между множество съвместно съществуващи спирали биха могли да позволят невронните изчисления да се провеждат по разпределен и паралелен начин, което води до забележителна изчислителна ефективност.“
Вихър в кората
Набръчканият, най-външен слой на мозъка – известен като мозъчната кора – управлява много от най-сложните задачи на ума, като памет, внимание, език, възприятие и дори самото съзнание. Много неврологични заболявания, като болестта на Алцхаймер и церебрална парализа, засягат кората.
И все пак невронауката основно игнорира самата кора и вместо това традиционно се фокусира върху връзките и взаимодействията между невроните (нервните клетки на мозъка), за да определи как функционира набръчканият орган. За да изследват дейността, протичаща в кората на главния мозък, учените са направили fMRI сканирания на 100 здрави възрастни на възраст между 22 и 35 години. Мистериозните спирали, сложни модели на мозъчни вълни с различни размери, които се въртят около централни точки, присъстват във всеки.
Точната функция на спиралите е мистерия, но след като анализираха турбулентните модели, учените смятат, че вихрите могат да действат като мостове за комуникация в мозъка, свързвайки отделни региони в мрежи и понякога дори пътувайки през кората. Като възлагат на участниците задачи, докато са били сканирани, като например решаване на математически задачи или слушане на история, изследователите наблюдават как спиралите превключват посоките си от посоката на часовниковата стрелка към посоката, обратна на часовниковата стрелка, в различни региони на мозъка – улика, че вихрите може да координират мозъчната дейност чрез динамични ротационни промени.
„Една ключова характеристика на тези мозъчни спирали е, че те често се появяват на границите, които разделят различни функционални мрежи в мозъка“, казва в изявлението първият автор Yiben Xu, докторант по физика в университета в Сидни. „В нашето изследване наблюдавахме, че тези взаимодействащи мозъчни спирали позволяват гъвкаво преконфигуриране на мозъчната дейност по време на различни задачи, включващи обработка на естествен език и работна памет, което те постигат чрез промяна на посоките на въртене.“
Изследователите казаха, че тяхното проучване трябва да насърчи промяната в невронаучните изследвания към по-мащабни явления в мозъка. В крайна сметка мозъчните процеси в различни мащаби могат да бъдат събрани заедно, за да се получи по-пълна картина на това как функционира умът.
Гонг казва, че научаването на повече за сложната работа на нашия мозък също може да има потенциала „да усъвършенства мощни изчислителни машини, вдъхновени от сложната работа на човешкия мозък“.
„Чрез разкриването на мистериите на мозъчната дейност и разкриването на механизмите, управляващи нейната координация, ние се приближаваме към отключването на пълния потенциал за разбиране на познанието и мозъчната функция“, каза Гонг.