Почему одни мозги переключаются быстрее других
Внутренняя система синхронизации вашего мозга может определять скорость и эффективность вашего мышления.
Человеческий мозг постоянно обрабатывает потоки информации, движущиеся с очень разной скоростью. Некоторые сигналы требуют немедленной реакции на внезапные изменения в окружающей среде, в то время как другие требуют более медленных форм мышления, таких как интерпретация смысла, контекста или сложных ситуаций.
Новое исследование, проведенное в Медицинском центре Ратгерса и опубликованное в журнале Nature Communications, изучило, как мозг сочетает эти быстрые и медленные формы обработки информации через свою сеть связей белого вещества. Исследователи утверждают, что эта координация необходима для познания, поведения и способности эффективно реагировать на окружающий мир.
Разные части мозга настроены на обработку информации в определенных временных диапазонах. Ученые называют эти паттерны внутренними нейронными временными масштабами, или INT.
«Чтобы влиять на окружающую среду посредством действий, наш мозг должен сочетать информацию, обрабатываемую в разных временных масштабах», — сказал Линден Паркс, доцент кафедры психиатрии в Медицинском центре Ратгерса и старший автор исследования. «Мозг достигает этого, используя связи белого вещества для обмена информацией между регионами, и эта интеграция имеет решающее значение для поведения человека».
Картирование коммуникационных сетей мозга
Чтобы изучить, как работает эта система, Паркс и его коллеги проанализировали мультимодальные данные нейровизуализации 960 человек. Команда создала подробные карты связей мозга каждого участника, известные как коннектомы, и использовала математические модели, предназначенные для отслеживания эволюции сложных систем во времени. Это позволило исследователям изучить, как информация передается по коммуникационным путям мозга.
«Наша работа исследует механизмы, лежащие в основе этого процесса у людей, путем прямого моделирования межнейронных связей регионов на основе их коннектомов», — сказал Паркс, ключевой сотрудник Института здоровья мозга Рутгерского университета и Центра передовых исследований в области нейровизуализации человека. «Это устанавливает прямую связь между тем, как регионы мозга обрабатывают информацию локально, и тем, как эта обработка распределяется по всему мозгу для формирования поведения».
Скорость работы мозга и когнитивные способности
Исследование показало, что расположение нейронных временных масштабов в коре головного мозга сильно влияет на эффективность перехода мозга между крупномасштабными паттернами активности, связанными с поведением. Исследователи также обнаружили, что эта организация различается от человека к человеку.
«Мы обнаружили, что различия в том, как мозг обрабатывает информацию с разной скоростью, помогают объяснить, почему когнитивные способности людей различаются», — сказал Паркс.
Команда также обнаружила связи между этими временными паттернами и генетическими, молекулярными и клеточными свойствами областей мозга. Аналогичные паттерны были выявлены у мышей, что предполагает, что эти механизмы могут быть общими для разных видов.
«Наша работа подчеркивает фундаментальную связь между связностью белого вещества мозга и его локальными вычислительными свойствами», — сказал Паркс. «Люди, чья нейронная сеть лучше соответствует тому, как разные области обрабатывают быструю и медленную информацию, как правило, демонстрируют более высокие когнитивные способности».
Последствия для психических расстройств
В настоящее время исследователи расширяют эту работу, чтобы изучить нейропсихиатрические расстройства, включая шизофрению, биполярное расстройство и депрессию. Они надеются лучше понять, как изменения в связности головного мозга могут нарушать обработку информации с течением времени.
