Исследование специалистов Токийского института науки опубликовано в журнале Nature Communications. Пять мышей обучили ждать награду через чередующиеся промежутки в 6 и 12 секунд. Со временем животные запомнили порядок и начинали заранее ждать нужный момент.
Одновременно ученые с помощью двухфотонной кальциевой визуализации следили за тысячами нейронов во вторичной моторной и задней теменной коре — областях, участвующих в планировании действий, рабочей памяти и обработке времени. В обеих областях нейроны включались по очереди, словно передавали друг другу эстафету от первой секунды к последней. По этой последовательности исследователи могли определить, какой момент сейчас «видит» каждый участок мозга. Иногда оба ошибались одинаково — их внутренние часы спешили или отставали вместе. В других случаях одна область продолжала считать верно, пока другая сбивалась.
Значит, эти системы не прикованы к единому секундомеру, однако и не работают в полной изоляции. Компьютерная модель подсказала возможный механизм: редкие связи между областями помогают им синхронизироваться, а общие колебания активности оставляют достаточно свободы, чтобы при необходимости вести отдельный отсчет.
Такая гибкость может быть полезна, когда мозгу нужно одновременно следить за несколькими событиями: например, готовить движение и удерживать другую информацию в памяти. Пока выводы получены только на мышах, однако работа предлагает новый взгляд на то, как распределенные нейронные сети сочетают общий ритм с самостоятельностью. Этот принцип может пригодиться при изучении нарушений координации между областями мозга, а также при создании нейросетей и роботов, которым нужны устойчивость и гибкость одновременно.
Ранее Наука Mail рассказала о снижении доступности M1-рецепторов у людей с шизофренией. Обнаруженное нарушение оказалось связано с ухудшением памяти, внимания и мышления и может помочь точнее разделять пациентов по особенностям работы мозга.