Электрическая активность мозга не хаотична. Она распространяется по поверхности коры в виде волн — их называют путешествующими (или бегущими) нейронными волнами. Их впервые обнаружили у бодрствующих животных в 2020 году в лаборатории Джона Рейнольдса в Институте Солка в США. Тогда же выяснилось, что эти волны напрямую связаны с тем, видит ли животное объект прямо перед собой. Это объясняет известный феномен: вы ищете ключи, которые лежат у вас перед глазами, но не замечаете их — в этот момент ваша мозговая волна «не в фазе».
Но зачем мозгу эти волны? Почему они вообще существуют? Новый обзор, опубликованный в научном журнале Neuron, предлагает радикальный ответ. Джон Рейнольдс и его коллеги (включая Лайла Мюллера из Университета Техаса в Далласе, Александру Буш и Закари Дэвиса) утверждают, что путешествующие волны — это не шум и не случайность, а вычислительный механизм, с помощью которого зрительная кора (и, вероятно, другие отделы мозга) строит внутреннюю модель внешнего мира.
Согласно новой теории, волны выполняют сразу несколько ключевых функций. Они модулируют восприятие прямо сейчас, влияя на то, что мы видим в данный момент. Они превращают недавние сенсорные сигналы во внутреннее представление этих сигналов. Они генерируют краткосрочные предсказания о том, что произойдет в следующий момент. И, наконец, они хранят и воспроизводят шаблоны, представляющие память о разворачивающихся во времени событиях.
Связи между нейронами, порождающие эти волны, не просто передают сигналы — они меняют свою физиологию в зависимости от опыта. Каждое зрительное впечатление, звук, запах, движение изменяет эти связи, и мозг постепенно «строит» нейронную архитектуру, отражающую структуру окружающего мира.
В каком-то смысле это аналогично тому, что делают большие языковые модели, такие как ChatGPT. Они изучают статистическую структуру языка и используют эти знания, чтобы генерировать осмысленный текст, отражающий паттерны языка. Мозг может делать нечто функционально похожее — биологическую генеративную модель, построенную с нуля на основе опыта.
Каждый раз, получая сенсорный сигнал, мозг должен решить, что он, скорее всего, воспринимает сейчас. Мир богат и сложен, но он также предсказуем: объекты существуют в трёхмерном пространстве, законы физики неизменны. Мозг запоминает эти закономерности и использует их, чтобы «достраивать» реальность — предсказывать, что должно произойти, даже если информации недостаточно. Эта теория приближает нас к пониманию того, как наш мозг превращает хаос сенсорных сигналов в упорядоченный опыт и поведение.
Ранее Наука Mail рассказывала о выявлении мозговых волн, помогающих концентрации.