Исследование сигналов гиппокампа показывает, как наш мозг предсказывает, что мы собираемся увидеть

Наш мозг — удивительный предсказатель. Он постоянно старается угадать следующий шаг, будь то мелодия или температура кофе. Эти предсказания помогают нам ориентироваться в мире. Но как же именно мозг это делает?
Владимир Барышев
Автор Наука Mail
Глаз
Вместо того, чтобы быть пассивным «архивом», гиппокамп динамично генерирует сигналы, которые помогают мозгу заранее «увидеть» то, что должно произойти. Это открытие меняет традиционное представление о его ролиИсточник: Unsplash

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые использовали особую томографию, или фМРТ 7Т. Они изучали 30 здоровых мужчин и женщин. Цель была понять, как гиппокамп, часть мозга, связанная с памятью, работает со зрительной корой. Участники слышали звуки, которые соответствовали разным формам. В большинстве случаев эти формы показывались, но иногда – нет. Это помогло ученым увидеть, как мозг работает, когда он что-то ждет, и когда он это видит.

Исследователи заметили: когда люди слышали звук, некоторые части гиппокампа, а именно CA2/3, и парагиппокампальная кора, или ПГК, показывали особую активность. Гиппокамп важен для памяти, а CA2/3 помогает связывать разные переживания. Это делает его ключевым для предсказаний. ПГК же передает зрительную информацию между зрительной корой и гиппокампом.

Обзор экспериментальной парадигмы и анализа
Обзор экспериментальной парадигмы и анализаИсточник: Science Advances

Интересно, что эта активность была обратной той, что наблюдалась, когда формы показывались без звука. Это значит, что мозг использует разные способы обработки для ожидаемых и неожиданных вещей. Чтобы понять, как гиппокамп и ПГК общаются, команда изучила разные слои коры. Исследования показали, что поверхностные слои ПГК посылают сигналы в гиппокамп, а глубокие слои ПГК получают сигналы от него.

Ученые выяснили, что предсказания от CA2/3 шли именно в глубокие слои ПГК. Это подтверждает: память и восприятие тесно связаны. Гиппокамп не просто хранит воспоминания. Он активно создает перцептивные предсказания, то есть помогает нам угадывать, что мы увидим. Возможность изучать такую связь между гиппокампом и другими частями мозга открывает новые горизонты. Это поможет ответить на важные вопросы об обучении, памяти, навигации и использовании когнитивных карт (ментальных моделей мира).

Мозг
Исследование показало, что активность мозга отличается, когда мы предвидим что-то, по сравнению с тем, когда сталкиваемся с чем-то новым и непредсказуемым. Это говорит о сложной системе внутренней обработки информации, которая позволяет мозгу эффективно адаптироваться к изменяющейся средеИсточник: Unsplash
Эта работа ясно показывает, что гиппокамп не только помнит прошлое, но и предвидит будущее. Восстанавливая ожидаемые зрительные сигналы и отправляя их в ПГК, он помогает мозгу предвидеть, что произойдет дальше. Эта функция предсказания важна не только для того, как мы видим мир, но и для принятия решений и обучения.
Питер Кок
профессор Института неврологии Квин-Сквер, старший автор исследования

Ранее Наука Mail рассказала, как нейропротез сетчатки уже помог мышам вновь видеть, а макакам даже дал возможность воспринимать недоступный ранее инфракрасный свет.