Ученые MIT выяснили, как мозг возвращает внимание после отвлечения

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что вращающиеся волны мозговой активности помогают восстановить концентрацию после отвлечения внимания. Ученые из Института обучения и памяти Пикауэра провели эксперименты на животных, показавшие, как синхронизированная нейронная активность направляет мышление обратно к текущей задаче.

«Вращающиеся волны действуют как пастухи, которые направляют кору головного мозга обратно на правильный вычислительный путь», — пояснил старший автор исследования Эрл К. Миллер, профессор Института Пикауэра и факультета мозга и когнитивных наук MIT.

В экспериментах животные выполняли задание на зрительную рабочую память, периодически сталкиваясь с двумя типами отвлекающих факторов. Ученые отслеживали электрические сигналы сотен нейронов в префронтальной коре — области мозга, отвечающей за принятие решений и сложное мышление.

Используя математический метод под названием «кодирование подпространства», исследователи визуализировали, как группы нейронов координируют свою активность. После каждого отвлечения внимания они наблюдали вращающийся паттерн, похожий на то, как стаи скворцов возвращаются в строй после рассеивания.

Степень вращения даже предсказывала успешность выполнения задачи. Когда отвлечение не приводило к ошибке, нейронная активность формировала полный круг, сигнализируя о полном восстановлении. Но когда отвлечение нарушало производительность, круг оставался неполным (в среднем на 30 градусов), а вращения происходили медленнее.

Исследователи также обнаружили, что восстановление улучшалось, когда между отвлечением и требуемой реакцией проходило больше времени — мозгу нужен был этот интервал для завершения «вращения» в математическом пространстве и восстановления нейронной и поведенческой концентрации.

Интересно, что эти вращения появлялись только при возникновении отвлекающих факторов и не возникали самостоятельно. Более того, математическое вращение в подпространстве соответствовало реальной физической волне активности, вращающейся по поверхности коры головного мозга.

«Мозг использует эти бегущие волны для выполнения вычислений, аналоговых вычислений», — отметил Миллер. — «Аналоговые вычисления гораздо более энергоэффективны, чем цифровые, а биология предпочитает энергоэффективные решения».