До недавнего времени нейробиологи проводили исследования работы мозга у одного конкретного испытуемого – лабораторного животного или человека. Они наблюдали, как активируются нейроны при анализе какой-либо задачи или осуществлении определённого действия. Однако, очевидно, что для нахождения решения те же самые учёные выполняют большую часть своей работы вместе – обдумывают гипотезы, ломают голову над проблемами и выстраивают экспериментальные планы. Именно совместное решение задач является более продуктивным, и вопрос «почему так происходит» стал объектом современных исследований.
Танцуя вместе
Возникшая новая научная дисциплина – коллективная нейробиология сегодня является быстро развивающейся областью исследований и основным предварительным выводом в ней стало то, что когда люди общаются или делятся впечатлениями, их мозговые волны синхронизируются. Нейроны в соответствующих участках разных отделов головного мозга срабатывают одновременно, создавая совпадающие паттерны, подобно танцорам, движущимся вместе при исполнении танца. Слуховые и зрительные области реагируют на форму, звук и движение сходным образом, в то время как области мозга более высокого порядка, по-видимому, ведут себя аналогично при выполнении более сложных задач, таких как придание значения чему-то увиденному или услышанному. Переживание состояния «нахождения на одной волне» с другим человеком реально, и это видно по активности мозга.
Оказалось, что в классах, где учащиеся занимаются с учителем, их модели мозговой обработки начинают совпадать с моделями учителя, при этом бо́льшая согласованность может означать лучшее обучение. Нейронные волны в определённых областях мозга людей, слушающих музыкальное произведение, совпадают с волнами исполнителя, и чем больше синхронность, тем больше получаемое удовольствие. Влюблённые пары демонстрируют более высокую степень мозговой синхронности, чем пары не имеющие романтических отношений, как и близкие друзья по сравнению с просто знакомыми.
Но как возникает синхронность? Многое в этом явлении остаётся загадочным – даже учёные иногда используют слово «магия», когда говорят о нём. Одним из простых объяснений может быть то, что согласованность между нейронными сетями является результатом совместного опыта или просто признаком того, что мы слышим или видим то же самое, что и кто-то другой. Но новейшие исследования показывают, что синхронность – это нечто большее.
Исследователи обнаруживают синхронность у людей и других биологических видов, составляют её карту, фиксируя различные показатели – частоту, ритм и т. д. Обнаруживаются доказательства того, что межмозговая синхронизация подготавливает людей к взаимодействию и лежит в основе взаимоотношений. Учитывая, что синхронизированные переживания часто доставляют удовольствие, исследователи подозревают, что это явление полезно: оно помогает нам взаимодействовать и, возможно, способствовало эволюции социальности. Коллективная нейробиология может также пролить свет на то, почему мы не всегда «сходимся» с кем-то или почему социальная изоляция так вредна для физического и психического здоровья.
Синхронизация в полёте
При анализе спектрограммы мозговых волн летучих мышей было обнаружено, что высокочастотные диапазоны (от 30 до 150 Гц) имели большую мощность в периоды активного поведения, а низкочастотные (от 1 до 29 Гц) – во время отдыха. Неожиданным и поразительным был очень высокий уровень межмозговой синхронизации, особенно на высоких частотах. Паттерны были настолько похожи, что исследователи поначалу не поверили в то, что они видели.
При повторении эксперимента, но уже в условиях свободного полёта в идентичных отдельных камерах, а не в одной и той же социальной среде, корреляции распались. В мозговой активности летучих мышей не было синхронности, даже когда исследователи включали звук крика их соплеменников. Наблюдались и ещё более интригующие подробности: в социальных ситуациях корреляции усиливались по мере того, как летучие мыши больше взаимодействовали, и усиление корреляции между ними предшествовало увеличению социального взаимодействия. Учёные пришли к выводу, что синхронность может быть признаком совместной когнитивной обработки, которая представляет собой химическую и электрическую передачу сигналов в мозге, позволяющую организмам воспринимать окружающую среду, общаться и учиться.
Используя технологию микроэндоскопической кальциевой визуализации, которая измеряет изменения индуцированной флуоресценции в отдельных нервных клетках, учёные исследовали сотни нейронов одновременно. На парах взаимодействующих мышей они установили, что синхронность возникает во время продолжающегося социального взаимодействия. Кроме того, синхронность в мозге мышей возникла из-за отдельных популяций клеток в префронтальной коре, которые назвали «self cells» (собственными клетками) и «other cells» (другими клетками). Первые кодирует собственное поведение, вторые – поведение другого индивида.
Важность социальной иерархии
Исследование на мышах показало другой уровень значимости синхронности: она предсказывает результаты будущих взаимодействий. Подобно летучим мышам, лабораторные мыши наслаждаются обществом своих сородичей, спят, прижавшись друг к другу, но это иерархический вид, где одни животные более доминируют, чем другие. Исследователи поместили двух животных в трубку, по одному с каждого конца, и наблюдали, как они приближаются друг к другу. Учёные хотели посмотреть, какая мышь одержит победу над своим противником. Тот индивидуум, кто продвинулся дальше, считался доминирующим.
Удивительно, но наблюдались более высокие уровни синхронности между мышами, которые были дальше друг от друга по социальному статусу – одна доминирующая и одна подчинённая – и более низкие уровни между мышами, близкими по рангу. Следует отметить, что исследования в Китае обнаружили нечто подобное у человеческих лидеров и последователей. В исследовании, проведённом в 2015 году, нейронная синхронизация была выше между лидерами и последователями, чем между последователями и последователями.
Летучим мышам свойственно собираться в группы, однако в их популяциях существуют особи, которые проводят время в стороне. Исследователи задались целью выяснить, существуют ли различия в уровнях корреляции синхронизации нейронов летучих мышей «внутри и вне кластера». Исследование, проведённое в 2021 году под руководством Маймона Роуза и Боаза Стайра, показало, что когда одна летучая мышь издаёт сигнал, это вызывает коллективную мозговую связь у всех её соплеменников И, как и у мышей, отдельные наборы нейронов становились активными в зависимости от того, какая летучая мышь в группе подавала сигнал, означая, что отдельные нейроны в мозге летучих мышей кодировали идентичность, причём одни представляли себя, а другие – других индивидуумов. Сигналы были настолько отчётливыми, что учёные могли определить, какая из летучих мышей издавала голосовой сигнал по записи нейронной активности. Корреляция между активностью нейронных сетей была заметна у всех летучих мышей, но была наиболее сильной, когда сигналы поступали от «более социальных» особей – тех, которые чаще собирались вместе.
Нужно общаться
Предварительные данные исследования показывают синхронность между взаимодействующими нейросетями, и, что ещё более интригующе, корреляции в некоторых областях мозга между людьми сильнее (особенно в теменной коре), когда они совместно вовлечены в интеллектуальный процесс, к примеру, рассказывают общую историю, чем во время независимого повествования.
Сорок девять участников посмотрели незнакомые фрагменты немого кино, после чего разделились на небольшие группы для обсуждения. Каждой группе было предложено прийти к единому мнению, о чём были фильмы. Затем участники исследования снова просмотрели клипы, а также новое видео из тех же фильмов. После дальнейшего обсуждения, в ходе которого был достигнут консенсус, паттерны обработки мозговой информации у участников выровнялись по мере просмотра второго раунда видеороликов. У членов группы в одно и то же время наблюдалась одинаковая мозговая активность в областях мозга, отвечающих за зрение, память и понимание языка. У людей, которые слушали и прилагали больше всего усилий в коммуникации для достижения консенсуса, а не у тех, кто просто больше всего говорил, мозг синхронизировался с другими в первую очередь, обеспечивая синхронность в группе. Получается, что общаясь и приходя к общему решению, участники синхронизировали мозговую активность.
Эти результаты представляют собой интригующий способ понять, как наш мозг способствует социальному взаимодействию, которое так важно для человеческой жизни. Без синхронности и более глубоких форм связи, которые лежат за её пределами, мы можем подвергаться большему риску психической нестабильности и плохого физического здоровья. Благодаря синхронности и другим уровням нейронного взаимодействия люди получают, заучивают и усваивают информацию, заводят дружбу и отношения, сотрудничают и общаются. Мы стремимся к общению, и синхронность – это один из способов, с помощью которого наш мозг помогает нам это делать.
Платформа Дзен по определённым причинам меняет алгоритмы показов. Если вы уверены, что подписаны на канал рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Также материалы по теме «Загадки мозга»:
