Почему мы не роботы (или роботы?). Как мозг превращает хаос в осмысленные движения
NewsMakerЧасть того, что мы считаем «волей», на деле выполняет скрытый моторный автопилот мозга.
Мозг умеет делать вещи, которые до сих пор кажутся магией: связывать картинку, звук и запах в одну сцену, принимать решения на лету и мгновенно превращать ощущение в движение. За большую часть этих «высших» функций отвечает кора больших полушарий, но даже в ней ученые годами спорят о простом на первый взгляд вопросе: почему нейроны снова и снова воспроизводят похожие короткие вспышки активности.
Такие повторяющиеся паттерны разрядов в коре наблюдают давно, и они тесно связаны с сенсомоторной координацией, то есть с тем, как мозг переводит сигналы органов чувств в движения. Классическое объяснение опиралось на теорию аттракторов из физики и теории динамических систем: будто бы сеть «проваливается» в устойчивые состояния и возвращается к ним снова, потому что одни и те же нейроны очень плотно соединены между собой и умеют «достраивать» шаблон активности даже по неполному сигналу.
Однако исследователи из Париж-Сакле, из Института нейронаук NeuroPSI, нашли данные, которые плохо укладываются в эту привычную картину. В статье в Nature Neuroscience они утверждают, что воспроизводимые события в коре чаще возникают не из-за тесно сцепленных «клубков» нейронов, а из-за модульной организации сети, где важную роль играют особые «ядровые» нейроны, направляющие поток активности между модулями.
Команда проанализировала несколько открытых наборов данных, полученных разными методами: двухфотонной микроскопией, электрофизиологией и электронно-микроскопическими реконструкциями. В работу вошли, в частности, данные MICrONS, Allen Brain Observatory, а также наборы из лабораторий Goard, Svoboda и CortexLab. Сначала исследователи выделили повторяющиеся паттерны активности, затем сопоставили их с реальной «проводкой» нейронов и проверили, насколько сильны связи между клетками, которые регулярно «вспыхивают» вместе.
Мозг умеет делать вещи, которые до сих пор кажутся магией: связывать картинку, звук и запах в одну сцену, принимать решения на лету и мгновенно превращать ощущение в движение. За большую часть этих «высших» функций отвечает кора больших полушарий, но даже в ней ученые годами спорят о простом на первый взгляд вопросе: почему нейроны снова и снова воспроизводят похожие короткие вспышки активности.
Такие повторяющиеся паттерны разрядов в коре наблюдают давно, и они тесно связаны с сенсомоторной координацией, то есть с тем, как мозг переводит сигналы органов чувств в движения. Классическое объяснение опиралось на теорию аттракторов из физики и теории динамических систем: будто бы сеть «проваливается» в устойчивые состояния и возвращается к ним снова, потому что одни и те же нейроны очень плотно соединены между собой и умеют «достраивать» шаблон активности даже по неполному сигналу.
Однако исследователи из Париж-Сакле, из Института нейронаук NeuroPSI, нашли данные, которые плохо укладываются в эту привычную картину. В статье в Nature Neuroscience они утверждают, что воспроизводимые события в коре чаще возникают не из-за тесно сцепленных «клубков» нейронов, а из-за модульной организации сети, где важную роль играют особые «ядровые» нейроны, направляющие поток активности между модулями.
Команда проанализировала несколько открытых наборов данных, полученных разными методами: двухфотонной микроскопией, электрофизиологией и электронно-микроскопическими реконструкциями. В работу вошли, в частности, данные MICrONS, Allen Brain Observatory, а также наборы из лабораторий Goard, Svoboda и CortexLab. Сначала исследователи выделили повторяющиеся паттерны активности, затем сопоставили их с реальной «проводкой» нейронов и проверили, насколько сильны связи между клетками, которые регулярно «вспыхивают» вместе.