Колико год лако ум може да скрене са курса, он такође има изузетну способност да се поново фокусира. Истраживачи са Института за учење и памћење Пицовер МИТ-а открили су како тај процес може да функционише. У новој студији на животињама, открили су да синхронизована неуронска активност, која се појављује као ротирајући талас кроз мозак, помаже да се мисао врати на задатак.
„Ротирајући таласи се понашају као сточари који усмеравају кортекс назад на исправну рачунарску путању“, рекао је виши аутор студије Ерл К. Милер, професор Пицовер на Институту Пицовер и Одељењу за мозак и когнитивне науке МИТ-а.
Тамал Батабиал, постдокторски истраживач на Институту Пицовер, водио је рад, који је објављен 3. новембра у Јоурнал оф Цогнитиве Неуросциенце.
Математичке ‘ротације’…
У експериментима, животиње су обављале задатак визуелне радне меморије док су повремено наилазиле на једну од две врсте сметњи. Као што се и очекивало, ове дистракције су пореметиле перформансе – понекад су довеле до грешака или споријег времена реакције када су животиње морале да реагују. Током задатка, научници су пратили електричне сигнале из стотина неурона у префронталном кортексу, региону мозга који је укључен у доношење одлука и сложене мисли.
Да би разумели како се ова неуронска активност мењала током времена и у различитим условима (са и без ометања, и током тачних или нетачних перформанси), тим је користио математичку методу тзв. подпросторно кодирање. Ова техника визуелизује како групе неурона координирају своју активност, откривајући обрасце организације.
„Као чворци који жуборе на небу“, рекао је Милер.
Након сваке дистракције, истраживачи су видели ротирајући образац унутар подпростора, као да су ти „чворци“ кружили назад у формацију након што су распршени. Према Милеру, ово кружно кретање представљало је опоравак мозга у свом координисаном стању након прекида.
Степен ротације је чак предвидео извођење задатка. Када дистракција није изазвала грешку, неуронска активност је формирала потпуни круг, сигнализирајући потпуни опоравак. Али када је дистракција пореметила перформансе, круг је остао непотпун (у просеку 30 степени), а ротације су се кретале спорије. Тај спорији темпо вероватно је одражавао неспособност мозга да у потпуности поврати фокус.
Друго запажање је да се опоравак побољшао када је прошло више времена између ометања и траженог одговора. Подаци су показали да је мозгу потребан тај интервал да би завршио своју ротацију у математичком простору и обновио неурални и бихевиорални фокус.
Подпросторно кодирање је открило да неурони раде у високо координисаном, ротационом обрасцу који помаже у очувању пажње. Занимљиво је да су се ове ротације појавиле само када је дошло до сметњи (без обзира на врсту ометања) и нису настале саме од себе.
…рефлектују физичке ротације у мозгу
Кодирање подпростора је само апстрактни математички приказ неуронске активности током времена. Али када су истраживачи погледали директна физичка мерења неуронске активности, открили су да она заправо одражава прави, путујући талас који ротира преко кортекса. Вишеструка мерења су показала да активност неурона има просторни ред са континуираним променљивим угловима, у складу са таласом активности који се ротира преко кортикалне електроде. У ствари, стварни талас се ротирао истом брзином као и математички представљен у подпросторном кодирању.
„У принципу не постоји разлог зашто би ротација у овом математичком подпростору директно одговарала ротацији на површини кортекса“, рекао је Милер. „Али јесте. То ми сугерише да мозак користи ове путујуће таласе да би заправо извршио рачунање, аналогно рачунање. Аналогно рачунање је енергетски ефикасније од дигиталног, а биологија фаворизује енергетски ефикасна решења. То је другачији и природнији начин размишљања о неуралном прорачуну.“
Поред Милера и Батабијала, други аутори листа су Скот Бринкат, Џејкоб Доногју, Микаел Лундквист и Мередит Махнке.
Финансирање студије стигло је из Канцеларије за поморска истраживања, Симонсовог центра за друштвени мозак, Фондације Фреедом Тогетхер и Института за учење и памћење Пицовер.
