Синхронные всплески активности помогают мозгу не терять информацию

Рабочая память необходима для повседневных дел: например, чтобы следовать инструкциям, ориентироваться в незнакомом месте или запоминать детали разговора. Ранее активность так называемых «рябей» — высокочастотных мозговых волн — связывали преимущественно с формированием долговременной памяти. Однако оставалось неясным, помогают ли эти волны координировать нейронную активность на больших расстояниях в ходе активного мышления. Новое исследование показывает, что именно они могут выступать механизмом дальнодействующей нейронной коммуникации, позволяя мозгу интегрировать информацию.

В исследовании проанализировали записи мозговой активности 35 пациентов, которым ранее имплантировали электроды для мониторинга эпилепсии. Участникам показывали один или три изображения, просили удерживать их в памяти короткое время, а затем определить, совпадает ли тестовое изображение с одним из исходных. Ученые отслеживали активность в нескольких зонах мозга, связанных с памятью и когнитивными процессами, чтобы выявить согласованные паттерны работы нейронов.

Выяснилось, что колебания типа «рябь» усиливались на всех этапах выполнения задачи на рабочую память. Когда такие волны возникали одновременно в разных областях мозга, вероятность совместной активации нейронов в этих зонах возрастала примерно на 30 %, даже если расстояние между участками достигало 220 миллиметров. При этом степень координации повышалась по мере увеличения нагрузки на память. На этапе извлечения информации (когда мозг обращается к сохраненным данным) синхронные «ряби» помогали воссоздать те же паттерны нейронной активности, которые использовались при первоначальном формировании воспоминания.

Эти данные позволяют предположить, что «ряби» служат своего рода синхронизатором для распределенных сетей мозга, обеспечивая согласованную обработку информации. Открытие может помочь лучше понять, как функционируют нейронные сети, отвечающие за память, в норме и при патологиях. В частности, оно дает инструмент для различения здоровых когнитивных сигналов от аномальной высокочастотной активности, характерной для неврологических заболеваний.

Результаты особенно важны для изучения состояний, при которых нарушается связность мозговых сетей, например, болезни Альцгеймера или синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Понимание роли «рябей» в поддержании рабочей памяти может в будущем способствовать разработке новых подходов к диагностике и терапии подобных расстройств.