Nature Communications: Мы все сначала думаем, потом действуем

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, учёные из Института мозга при Университете Чепмена изучают, как мозг инициирует спонтанные действия.

Они показывают, что спонтанные действия возникают без участия окружающей среды. Также ученые исследуют происхождение медленного нарастания нейронной активности перед началом движения, — явление, которое часто наблюдается, но мало изучено.

Гавенас и его коллеги провели исследование и получили ответ на этот вопрос. Они смоделировали спонтанную активность в простых нейронных сетях и сравнили её с внутрикорковыми записями людей при спонтанных движениях.

Оказалось, что множество быстро колеблющихся нейронов могут взаимодействовать в сети, создавая очень медленные колебания на уровне популяции.

Представьте, что вы стоите на платформе для прыжков в воду и собираетесь с духом, чтобы прыгнуть. В какой-то момент вы принимаете решение и прыгаете.

При этом ваш мозг посылает сигналы, которые вызывают сокращения мышц тела, и вы бежите и прыгаете. Но откуда берутся эти сигналы и как они связаны с сознательным решением двигаться?

С 1960-х годов неврологи обнаружили, что электрическая активность в мозге нарастает за несколько секунд до спонтанных добровольных действий.

Учёные считали, что это отражает подготовку к движению после предварительного решения действовать. Но оставалось непонятным, как возникает эта активность.

В последующие годы учёные спорили о том, насколько предопределены наши действия и есть ли у нас свобода воли. Важной проблемой в нейронауке является понимание нейронного происхождения этой активности.

Нейробиологи Маоз и Шургер оспорили мнение, что в мозге за несколько секунд до начала действия появляется подсознательная информация.

В 2012 году Шургер предположил, что медленное нарастание активности мозга — часть более масштабного процесса. Чтобы инициировать движение, медленные фоновые колебания активности моторной коры должны достичь определённого порога. Эти флуктуации помогают определить момент пересечения порога. Оглядываясь назад с момента начала движения, можно заметить медленное нарастание темпа. Но оно не является результатом раннего подсознательного решения двигаться. Здесь важно пересечение порога, а не начало процесса замедления.

Это объяснение убедительно, но остаётся вопрос: откуда берутся медленные колебания нейронной активности, известные как 1/f-шум? Ведь активность отдельных нейронов колеблется довольно быстро.

Исследование Гавенаса объясняет, как медленные флуктуации возникают в сетях нейронов. Эти флуктуации могут способствовать переходу через порог, который запускает движение, и медленному нарастанию темпа перед началом спонтанного действия и после него.

По словам Гавенаса, подобные сигналы медленного нарастания наблюдаются и перед другими видами спонтанного поведения, например, придумыванием творческих идей или свободным вспоминанием событий. Возможно, в основе этих явлений лежит аналогичный процесс, но это покажут время и дальнейшие исследования.

Это исследование важно, так как оно объясняет спонтанные колебания нейронной активности. Маоз считает, что часто мы думаем, будто наши результаты выявляют причинно-следственный механизм, хотя на самом деле это может быть просто корреляция.

05.09.2024