Когда мы концентрируемся, переключаемся между задачами или сталкиваемся с серьёзными проблемами сознания, мозг начинает синхронизироваться со своими внутренними ритмами, особенно в средней лобной области. В новом исследовании обнаружено, что более умственно развитые личности демонстрируют более точную и гибкую координацию медленных тета-волн в моменты принятия ключевых решений. Используя записи ЭКГ и когнитивные тесты, исследователи открыли, что важнее всего не постоянная синхронизация мозговых волн, а способность мозга динамическим образом адаптировать свои ритмы как в хорошо слаженном оркестре. Похоже, что эта гибкая нейронная гармония — скрытый двигатель внимания, аргументации и разума
Когда мозг напряжён, определённые нервные сигналы начинают двигаться в такт — это очень похоже на хорошо сыгранный оркестр. Новое исследование Университета Иоганна Гутенберга (УИГ) в Майнце впервые продемонстрировало, как гибко эта синхронизированность нейронов приспосабливается к различным ситуациям, и что эта динамическая координация тесным образом связана с когнитивными способностями. «Специфические сигналы в средней лобной области мозга лучше синхронизируются у людей с более высокими умственными способностями, особенно в требующей большого напряжения фазе аргументации», — объясняет профессор Анна-Лена Шуберт из Института психологии УИГ, ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Journal of Experimental Psychology: General.
Исследователи сосредоточились на средней лобной области мозга и измеряемой координации так называемых тета-волн. Эти мозговые волны колеблются между четырьмя и восемью герцами и принадлежат к группе более медленных нейронных частот. «Они имеют тенденцию возникать, когда мозг решает особенно важную проблему, вроде сконцентрированного обдумывания, или когда нам необходимо осознанно контролировать своё поведение», — говорит Шуберт, возглавляющая Лабораторию анализа и моделирования сложных данных в УИГ.
Способность сконцентрироваться даже рядом со звонящим телефоном
Сто сорок восемь участников исследования в возрасте между 18 и 60 лет выполняли задания по оценке памяти и умственных способностей перед тем, как их мозговая активность фиксировалась с помощью электоэнцефалографии (ЭКГ). Этот метод измеряет мельчайшие электрические сигналы в мозге, используя электроды, помещённые на покровные ткани черепа, и является традиционным способом получения точных данных о когнитивных процессах. В процессе записи ЭКГ участники выполняли три требующих умственных усилий задания, разработанных для оценки когнитивного контроля.
Исследователи были заинтересованы в способности участников гибко переключаться между изменяющимися правилами, что представляет собой основной аспект разумной обработки информации. Например, участникам нужно было нажать на кнопку, чтобы решить, является ли число чётным или нечётным, а несколько секунд спустя — больше оно или меньше пяти. Каждое переключение между правилами требовало быстрой перестройки умственных стратегий — этот процесс позволял исследователям вплотную наблюдать, как нейросети координируют свои действия в реальном времени.
В результате индивиды с более высокими умственными способностями демонстрировали особенно высокую синхронизацию тета-волн в критические моменты, особенно когда принимали решения. Их мозг лучше справлялся с удержанием целенаправленной мысли, когда это было важнее всего. «Люди с сильными связями тета-волн в среднелобной зоне часто лучше сохраняют концентрацию и отключают отвлекающие факторы, будь то ваш телефон, дребезжащий в то время, когда вы работаете, или желание почитать книгу на переполненном людьми вокзале», — говорит Шуберт.
Гибкий ритм мозга
Профессор Анна-Лена Шуберт была особенно удивлена тем, насколько тесно эта координация мозговых ритмов связана с умственными способностями. «Мы не ожидали, что эта взаимосвязь будет настолько очевидной», — говорит она. Важнее всего была не постоянная синхронизация, а способность мозга адаптировать выбор момента гибко и контекстно — как в оркестре, ведомом опытным дирижёром. В этом координировании тон часто задаёт средняя лобная зона, но она работает, согласовываясь с другими областями мозга. Особенно важна эта синхронизация тета-волн в средней лобной зоне при принятии решений, но не в процессе подготовительной умственной настройки к новым правилам заданий.
«В предыдущих ЭКГ-исследованиях когнитивных способностей в основном изучалась деятельность в изолированных областях мозга. В данном же исследовании был взят на вооружение подход на уровне сети, где изучалось, каким образом различные области взаимодействуют при выполнении различных заданий, чтобы выявить стабильные комплексные связи. Результаты показывают, что индивидуальные различия в когнитивных способностях связаны с динамическим поведением нейросетей.
«Потенциальные применения, такие, как обучающие средства или диагностика на базе мозга, всё ещё находятся в дальней перспективе», — подчёркивает Шуберт. — Но наше исследование обеспечивает важный фундамент для понимания того, как функционирует разум на уровне нейронов». Сейчас для продолжения исследования ведётся поиск участников в возрасте от 40 лет и старше из Райн-Майнского региона, чтобы исследовать, какие ещё биологические и когнитивные факторы поддерживают этот тип эффективной координации мозга и роль таких дополнительных когнитивных способностей, как скорость обработки информации и рабочая память.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Университетом Иоганна Гутенберга в Майнце.
Вам также может быть интересно: