Мысли человека не всегда движутся с одинаковой скоростью. На непосредственную угрозу мы реагируем мгновенно, но перед сложным решением останавливаемся и размышляем. Мозг одновременно обрабатывает информацию, требующую мгновенной реакции, а также медленно обрабатываемую информацию, интерпретируя контекст и значение. Хотя такая особенность мозга, как одновременная работа быстрых реакций и медленного мышления, кажется очевидной, ее механизм долгое время оставался неясным.
Согласно новым исследованиям, недавно опубликованным, различные области мозга работают с разными внутренними часами и обмениваются информацией из разных временных зон через белое вещество. Эффективность координации быстрой и медленной обработки информации в белом веществе влияет на эффективность мышления, принятия решений и действий, что может привести к различиям в когнитивных способностях между людьми.
Недавно команда профессора Линдона Паркса из психиатрического факультета Рутгерсского университета в США выяснила, как мозг соединяет области с различными ‘внутренними временами’, создавая когнитивные функции, и опубликовала результаты в последнем номере международного научного журнала ⟪Nature Communications⟫, о чем сообщали научные СМИ, такие как Science Daily.
Исследование показало, что различные области мозга не работают с одинаковой скоростью, а функционируют с уникальным временем хранения информации, то есть с ‘внутренними нейронными временными шкалами (intrinsic neural timescales, INTs)’. Различия в этих временных шкалах координируются белым веществом, позволяя мозгу интегрировать быстрые реакции и медленное размышление в единую функциональную систему.
Профессор Паркс отметил: “Чтобы реагировать на окружающую среду через поведение, необходимо объединять информацию, обработанную на разных временных шкалах”, добавив, что “мозг использует белую связь для обмена этой информацией, и этот процесс интеграции играет ключевую роль в человеческом поведении и когнитивных функциях”.
Исследователи проанализировали данные нейровизуализации 960 человек и создали индивидуальные карты соединений мозга. Затем они применили математическую модель, объясняющую временные изменения в сложных системах, чтобы отследить, как уникальные нейронные временные шкалы каждой области мозга определяются структурной связностью. Это позволило установить прямую связь между локальными характеристиками обработки информации и способами обмена информацией между сетями мозга.
Анализ показал, что способ расположения нейронных временных шкал по всему коре головного мозга значительно влияет на эффективность переходов между крупномасштабными паттернами мозговой активности, связанными с поведением. Особенно эта временная структура показала различия между индивидуумами, и эти различия были подтверждены как способствующие объяснению индивидуальных различий в когнитивных способностях.
Профессор Паркс заявил: “Мы подтвердили, что различия в способах обработки информации мозгом с разной скоростью могут быть механизмом, объясняющим различия в когнитивных способностях между людьми”. Исследователи также подтвердили, что эти временные паттерны связаны с генетическими, молекулярными и клеточными характеристиками мозговой ткани. Подобные связи были также наблюдаемы в мозге мышей, что указывает на возможность сохранения этого механизма между видами.
Исследователи объяснили: “Чем эффективнее белая структура соединяет быструю и медленную обработку информации в каждой области мозга, тем выше общая когнитивная способность”. Это показывает, что структурная связность мозга является ключевым элементом интеграции временной информации, выходящим за рамки простых путей передачи информации.
На основе результатов этого исследования команда исследователей в настоящее время применяет тот же аналитический подход к основным нейропсихиатрическим заболеваниям, таким как шизофрения, биполярное расстройство и депрессия. Цель состоит в том, чтобы выяснить, как изменения в связности мозга влияют на способы обработки информации с течением времени, чтобы понять патогенез психических заболеваний с новой точки зрения.
