Нейробиологи показывают впервые, что точное время нервных сигналов определяет, как мозговой обработки обрабатывает информацию

Давно известно, что мозг преимущественно обрабатывает информацию, на которой мы сосредотачиваем наше внимание-классический пример-так называемый эффект коктейльной вечеринки.

“В среде, полной голосов, музыки и фоновый шуммозгу удается сконцентрироваться на одном голосе. Другие звуки не объективно тише, но в тот момент воспринимаются менее сильно », – объясняет исследователь мозга доктор Эрик Дребиц из Университета Бремена.

Мозг фокусирует свою обработку на информации, которая в настоящее время актуальна – в данном случае голос партнера по разговору – в то время как другие сигналы получены, но не перенаправлены и обрабатываются в той же степени.

«До сих пор было неясно, как контролируется этот критичный механизм выживания выбора соответствующей информации. Когда вы пересекаете улицу и внезапно появляется автомобиль, мозг немедленно фокусирует свою обработку на этой части визуальной информации-движения транспортного средства»,-говорит Дребиц.

«Другие впечатления, такие как знаки, прохожие или рекламные щиты, исчезают на заднем плане, когда они отвлекают наше внимание и замедляют нашу реакцию. Только благодаря этой целевой приоритете мы можем быстро реагировать и принять уклончивые действия».

Время: ключ к обработке информации

Команда, возглавляемая нейробиологи Андреасом Крейтером и Эриком Дребитом, теперь предоставила первое причинное доказательство того, как мозг передает и обрабатывает соответствующую информацию. Работа есть опубликовано в журнале Природная связьПолем

«Независимо от того, обрабатывается ли сигнал дальше в мозге, зависит от того, приходит ли он в нужный момент – в связи с короткой фазой повышенной рецептивности нервных клеток», – объясняет нейробиологи -Дребиц.

«Нервные клетки не работают непрерывно, но в быстрых циклах. Они особенно активны и восприимчивы в течение нескольких миллисекунд, за которым следует окно более низкой активности и возбудимости. Этот цикл повторяется примерно каждые 10-20 миллисекунд. Только когда сигнал появился незадолго до того, как пик этой активной фазы изменил поведение нейронов».

Эта временная координация является фундаментальным механизмом обработки информации. Внимание делает целенаправленное использование этого явления, выравнивая время нервных клеток, чтобы соответствующие сигналы поступали именно в это Временное окнов то время как другие исключены.

Чтобы доказать причину этого фундаментального механизма нашего мозга, селективная передача стимула была изучена в резус обезьян– Вид, который очень похож на людей в организации коры головного мозга.

Животные выполнили визуальная задача На экране, в то время как очень слабые электрические стимулы были получены в раннем разделе пути визуальной обработки (область V2). Эти искусственные сигналы не были связаны с задачей и служили исключительно в качестве испытательных стимулов. Затем команда проанализировала, как эти сигналы повлияли на площадь ниже по течению (площадь V4).

«Искусственно запускаемые сигналы только влияли на активность нервных клеток в V4, когда они прибыли во время короткой фазы повышенной восприимчивости. Если тот же сигнал прибыл слишком рано или слишком поздно, это не оказало никакого эффекта», – объясняет Дребиц.

«Если он появился в конфиденциальном временном окне, оно не только изменило активность нервных клеток, но и поведение животных: они реагировали медленнее и делали больше ошибок – от которого можно сделать вывод, что тестовый сигнал, который не содержал информации для задачи, стал частью обработки и, таким образом, вмешался в производительность фактической задачи».

Важно для понимания мозга и лечения болезни Альцгеймера и СДВГ

«Результаты обеспечивают основу для разработки более точных моделей мозга. Они показывают, как информация выбирается и приоритет, прежде чем она приведет к восприятию, обучению и поведению», – говорит Дребиц.

Тем не менее, эти знания важны не только для исследования фундамента, но и для области медицины, «поскольку такие заболевания, как болезнь Альцгеймера и СДВГ, связаны с проблемами в селективной обработке и хранении соответствующей информации., А также для новых технологий, таких как интерфейсы коммерческих компаний мозга, которые непосредственно общаются с мозгом».

Чтобы такие системы были надежно работать, они должны подавать информацию с точно временными интервалами и правильно читать схемы нервных клеток. Развитие искусственного интеллекта (ИИ) также может извлечь выгоду из этих принципов, поскольку они могут служить шаблоном для особенно гибкой и эффективной обработки.