Нейробиологи выяснили, как мозг предсказывает неожиданные события

Фото: pexels, бильд-редактор: Адэлина Мамедова

Человеческий мозг не просто запоминает прошлое, но и постоянно высчитывает вероятность будущих событий, подготавливая нас к неопределенности. Ученые из Мадридского политехнического университета обнаружили в гиппокампе особый нейронный механизм — «пульсации», которые возникают за мгновение до неожиданного визуального стимула.

По мнению ученых, они служат сигналом для зрительной коры, заставляя ее быстрее и точнее обрабатывать новую информацию.

«25 лет назад, во время работы над докторской диссертацией, я изучал, как гиппокамп реагирует на неожиданные события. Результаты показали, что гиппокамп на самом деле сообщает о том, что неожиданные события могут произойти», — рассказал старший автор исследования Брайан А. Стрэндж.

В новом исследовании Стрэндж и его коллеги хотели найти ответы на несколько вопросов, поднятых в их предыдущих работах, главным из которых было понять – реакция гиппокампа сильнее до или после появления непредсказуемого стимула?

Как проходил эксперимент

Чтобы ответить на вопрос, исследователи разработали новый эксперимент. В нем приняли участие 17 пациентов с эпилепсией, которым в рамках лечения были имплантированы электроды в мозг.

«Мы повторили психологическое задание, выполненное с помощью фМРТ-сканирования, на этот раз с пациентами, проходившими внутричерепную регистрацию», — объяснил Стрэндж.

Задание было простое — на экране отображалась одна из четырех цветных фигур, и испытуемый должен был нажать кнопку, чтобы указать, какая из них сейчас на экране (визуально-моторное сопоставление без требований к памяти).

Отметим, что визуально-моторное сопоставление (visual-motor matching) без требований к памяти — это процесс, при котором человек одновременно видит образец и объект действия, соединяя их в режиме реального времени. Мозг не хранит картинку в рабочей памяти, так как исходник всегда перед глазами.

Концептуальный прорыв

В итоге, когда участники эксперимента были менее уверены в том, какое изображение появится на экране следующим, команда исследователей наблюдала более высокую частоту специфических паттернов активности в гиппокампе, называемых гиппокампальными пульсациями. Интересно, что эти пульсации активности возникали чаще и длились дольше до появления неожиданного стимула, чем до появления знакомого.

«Открытие того, что гиппокампальные волны генерируются во время непредсказуемых визуальных потоков и что они возникают преимущественно до появления непредсказуемого стимула, на мой взгляд, это концептуальный прорыв», — сказал Стрэндж.

Оценивает и прогнозирует

По мнению ученых, результаты этого исследования позволяют предположить, что гиппокамп выполняет не только функцию хранения воспоминаний о прошлых событиях. Фактически, он также активно оценивает вероятность будущего, корректируя чувствительность других областей мозга на основе своих прогнозов.

«С точки зрения вычислительной техники, пульсации в гиппокампе кодируют прогнозируемую неопределенность, позволяя мозгу придавать больший вес поступающей информации, когда ожидается, что она будет особенно ценной», — объяснил Стрэндж.

Он подчеркнул, что понимание того, как мозг решает, когда учиться, в конечном итоге может оказаться столь же важным, как и понимание того, как он учится.

Ранее «Курсив» писал, что ученые обнаружили в мозге своеобразный «канал связи», который помогает человеку превращать намерения и мысли в реальные действия.