Ученые раскрыли механизмы организации информации в мозге человека

Наш мозг каждое мгновение обрабатывает огромное количество информации, которая не остаётся бесформенным хаосом. Для любого события мы можем указать время и место его происшествия. Опираясь на эти знания, мы связываем между собой различные события, объекты и ощущения. Организуя информацию таким образом, мы можем прогнозировать будущее: к примеру, известно, что за красным сигналом светофора следует желтый, а затем зеленый, или что при нажатии на выключатель, освещение в комнате включится.

Мозг человека оснащен клетками навигации

Организация данных, создание последовательностей событий и описание их временных и пространственных характеристик должно осуществляться на нескольких уровнях работы мозга. Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе продемонстрировали, как это происходит на уровне нейронов. Эксперименты проводились с участием пациентов с эпилепсией, которым ввели электроды для наблюдения за мозговой активностью. Электроды регистрировали нейронную активность в различных областях мозга, включая гиппокамп и энторинальную кору, ключевые зоны памяти. Эти же области помогают нам ориентироваться в пространстве и времени. Через эти участки мозга проходит основная часть поступающей информации, так как многое из происходящего требуется на некоторое время сохранить в памяти.

В эксперименте, добровольцам с электродами показывали портреты различных людей, одновременно фиксируя нейронную активность. В итоге удалось выделить отдельные нейроны, которые специфично реагировали на конкретные изображения. Например, нейрон был активен при появлении фото мужчины в темных очках и игнорировал остальные изображения; другой нейрон реагировал на фото женщины в шляпе, и так далее. Затем те же лица начали показывать в определенной последовательности.

Эту последовательность можно представить в виде треугольника, в вершинах и на сторонах которого размещались экспериментальные изображения, которые демонстрировались так, чтобы за каждой картинкой следовал один из ее соседей. Например, после фото на вершине треугольника показывали фото с одной из сторон, соединяющихся с этой вершиной, но не фото с других вершин, так как между ними располагались другие изображения. Фото на сторонах также соединялись линиями, создавая маленький треугольник, добавляя дополнительные отношения соседства. Стоит отметить, что участники эксперимента не видели треугольники, просто перед ними появлялись фотографии в определенном порядке.

Нейронаука объясняет некоторые особенности памяти

В конечном итоге нейроны гиппокампа и энторинальной коры начали усваивать порядок изображений — они начали реагировать не только на «свою» фотографию, но и на соседние в последовательности. Например, нейрон, активный при изображении мужчины в тёмных очках, начал реагировать на женщину в шляпе и мужчину с бородой, потому что те шли после мужчины в очках. Однако тот же нейрон не реагировал на изображение врача, так как он не был соседом в треугольной схеме. Важно отметить, что участники эксперимента не осознавали никакой закономерности — они не могли описать порядок изображений, даже когда их об этом прямо спрашивали. Во время показа фото их отвлекали вопросами о содержании изображений, чтобы они не могли думать о порядке их чередования. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, говорится, что в промежутках между тестами нейроны сами проигрывали последовательность изображений, как бы закрепляя выученное.

Такие вещи, как сигналы светофора, мы осознаем, но ведь временные и пространственные характеристики присущи всему, даже самым мелким событиям. Вполне естественно, что наше сознание не акцентируется на огромном количестве такой информации. Новые данные, безусловно, помогут понять некоторые психологические феномены; возможно, в будущем будут разработаны методы улучшения памяти, направленные на способность нейронов в фоновом режиме улавливать закономерности из массивов информации.