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.