Когда наше внимание отвлекается, скоординированные циклические волны нейронной активности префронтальной коры помогают быстро вернуться к задаче. Слежение за электрическими импульсами показало, что нейроны выстраиваются в круговые паттерны, напоминая поведение птиц в стае, и именно такая синхронизация удерживает фокус.
Показатели работоспособности оставались высокими, пока волны не нарушали свою цикличность — при сбоях наблюдалось падение эффективности и рост числа ошибок. Вывод исследователей: мозг использует эти энергосберегающие бегущие волны как аналоговую вычислительную систему для восстановления концентрации после отвлечений.
Основные выводы исследования
Циклическое восстановление: повторяющиеся нейронные волны в префронтальной коре обеспечивают возврат внимания к основной задаче.
Прогностическая ценность: завершённые замкнутые циклы предвосхищали успешное выполнение заданий, а незавершённые — предвещали ошибки.
Энергоэффективность: бегущие волны действуют как аналоговый механизм, повышающий эффективность мозговых вычислений.
Механизмы удержания внимания
В исследовании учёные из Института Пикауэра Массачусетского технологического института проследили за активностью нейронов животных во время зрительных задач с отвлекающими стимулами (MIT Picower Institute), и установили, что циклы волн возвращают мозг в состояние оптимальной обработки информации.
«Циклические волны действуют как пастухи — возвращают нейроны к правильной траектории вычислений»
Э. К. Миллер, старший автор исследования, профессор Института Пикауэра и кафедры мозга и когнитивных наук MIT.
Поддерживающие циклы
Животным предлагали задачи на зрительную рабочую память, одновременно вводя отвлекающие стимулы. Это приводило к замедлению реакций и ошибкам, а учёные тем временем регистрировали активность сотен нейронов префронтальной коры.
Математическая координация
Для анализа динамики нейронных паттернов исследователи применили метод «подпространственного кодирования», который позволяет визуализировать степень синхронизации корковых областей на протяжении сеансов с отвлечениями и без них.
Удивительным открытием стало то, что после отвлечения волны замыкались вновь, словно «птицы собираются в стаю» — ровно до полной цикличности, и тогда фокус восстанавливался. Несовершенные циклы, прекращавшиеся примерно на 30°, приводили к ошибкам.
Кроме того, животные быстрее возвращали концентрацию, если момент отвлечения совпадал с завершением одного полного витка волны.
Подобные паттерны встречаются и в человеческом мозге во сне: гормон роста синтезируется эффективнее при синхронизации нескольких ритмов, управляемых мелатонином (Habr).
Синхронизация и реакция на стимулы
Подпространственное кодирование подтвердило, что при игнорировании раздражителей направление бегущей волны меняется, отражая активные механизмы противодействия отвлечению.
«Нет причин, по которым наша математическая модель цикличности должна точно совпадать с нейронными колебаниями, но это происходит — и доказывает, что мозг использует аналоговые волны для энергоэффективных вычислений»
Э. К. Миллер, старший автор исследования, профессор Института Пикауэра и кафедры мозга и когнитивных наук MIT.
Итог: наша способность быть сосредоточенными — это результат тонкой внутренней синхронизации. Чем гармоничнее взаимодействуют наши нейронные и гормональные ритмы, тем эффективнее мы достигаем целей и ощущаем удовлетворение от жизни.
Подробнее о синхронизации сознания и тела читайте в сообществе Neural Hack.
