Способность человеческого мозга обрабатывать информацию с разной скоростью — от мгновенной реакции на внезапный звук до медленного обдумывания сложных задач — зависит от его проводящих путей. К такому выводу пришли учёные из Университета Рутгерса, чьё исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Исследование показывает, что ключевую роль в переключении между быстрыми и медленными процессами играет белое вещество мозга — пучки нервных волокон, связывающие различные его области. Эти соединения позволяют синхронизировать работу зон с разной внутренней скоростью обработки данных, так называемой внутренней нейронной шкалой времени. Например, области, отвечающие за восприятие и движение, работают быстро, а центры комплексного мышления интегрируют информацию гораздо медленнее.
«Чтобы влиять на окружающую среду через действие, наш мозг должен комбинировать информацию, обрабатываемую в разных временных масштабах, — пояснил ведущий автор исследования Линден Паркес, доцент кафедры психиатрии Rutgers Health. — Мозг достигает этого, используя своё белое вещество для обмена информацией между регионами, и эта интеграция критически важна для человеческого поведения».
Учёные проанализировали данные визуализации мозга 960 человек, построив индивидуальные карты нейронных связей (коннектомы). С помощью математических моделей они выяснили, что эффективность переключения между различными моделями активности, связанными с поведением, зависит от того, насколько структура связей белого вещества соответствует разным скоростям обработки в регионах коры. Люди, чьё «проводное соединение» лучше согласовано с этими скоростями, не только легче переключаются между психическими состояниями, но и в целом показывают более высокие результаты в когнитивных тестах.
Исследование также обнаружило биологические основы этого механизма. Регионы мозга со схожими временными шкалами имеют общие генетические, молекулярные и клеточные характеристики. Более того, аналогичная связь между структурой связей, скоростью обработки и биологическими особенностями была подтверждена и в мозге мышей, что указывает на эволюционную общность этого механизма у разных видов.
Хотя работа проводилась на здоровых людях, её результаты открывают новые перспективы для понимания нейропсихиатрических расстройств, таких как шизофрения, биполярное расстройство и депрессия, которые часто связаны с нарушениями крупномасштабных связей в мозге. В дальнейшем учёные планируют изучить, как изменения в белом веществе могут нарушать способность мозга интегрировать информацию, обрабатываемую с разной скоростью, и как эти нарушения связаны с конкретными симптомами.
Комментарии (0)