Ученые узнали, от чего зависит ум

Как оказалось, белое вещество здесь играет не менее важную роль, чем серое.

Человеческий мозг непрерывно обрабатывает информацию, поступающую с разной скоростью — от мгновенных реакций на изменения окружающей среды до более медленных и осмысленных процессов, таких как анализ контекста и смысла.

Учёные Медицинского комплекса Ратгерского университета исследовали, каким образом мозг объединяет быстрые и медленные сигналы с помощью разветвлённой сети путей белого вещества. Эти механизмы позволяют поддерживать когнитивные функции и управлять поведением. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Разные зоны мозга специализируются на обработке информации в собственных временных режимах — это свойство получило название «внутренние нейронные временные шкалы» (intrinsic neural timescales, INT).

По словам старшего автора исследования Линдена Паркеса с кафедры психиатрии Медицинской школы Роберта Вуда Джонсона, для взаимодействия с окружающим миром мозгу необходимо объединять данные, обрабатываемые в разных временных масштабах. Этого он достигает за счёт связей белого вещества, обеспечивающих обмен информацией между регионами, что имеет ключевое значение для поведения человека.

Чтобы разобраться в этих процессах, исследователи проанализировали мультимодальные нейровизуализационные данные 960 участников. Они создали детальные карты индивидуальной связности мозга и применили математические модели сложных систем, чтобы проследить распространение информации по нейронным сетям.

Как отмечает Паркес, такой подход позволил напрямую связать локальные способы обработки информации в отдельных регионах мозга с глобальной координацией активности, формирующей поведение.

Учёные выяснили, что распределение нейронных временных шкал в коре головного мозга играет решающую роль в способности мозга переключаться между крупномасштабными паттернами активности, связанными с различными формами поведения. При этом у разных людей эта организация заметно отличается.

По словам Паркеса, именно различия в обработке информации с разной скоростью помогают объяснить индивидуальные отличия в когнитивных способностях.

Кроме того, исследование показало, что выявленные паттерны связаны с генетическими, молекулярными и клеточными характеристиками отдельных областей мозга, что усиливает их значение для фундаментальной нейробиологии. Похожие закономерности были обнаружены и у мышей, что указывает на эволюционную сохранность этих механизмов.

В итоге исследователи пришли к выводу, что эффективность когнитивных функций во многом зависит от того, насколько хорошо проводящие пути белого вещества согласуются с временными особенностями обработки информации в разных регионах мозга.