Как разные области мозга «общаются» друг с другом?
Для того, чтобы мы могли разговаривать, в ответственных за речь зонах мозга нейроны синхронизируются в определённом ритме. Кроме того, разные ритмы отражают разные направления информационного потока, что само по себе прорыв в исследованиях связи между функционально специализированными областями мозга. Свои выводы смешанная команда учёных из разных центров опубликовала в PNAS.

Илл: PNAS
Многие нейрофизиологи разграничивают участки мозга, которые специализируются на определённых функциях, как, например, контроль движения или обработка визуальной информации. Ян-Матис Шоффелен (Jan-Mathijs Schoffelen), нейроучёный MPI и Университета Радбоуда, решил изучить связи между различными регионами мозга.
Дело в том, что до сих пор мало что известно об этих динамических взаимодействиях и о том, как они влияют на работоспособность мозга, просто потому, что такие взаимодействия трудно измерить извне.
«Магнитно-резонансные томографы позволяют нам увидеть то, какие участки мозга активны, когда мы выполняем определённые задачи. Мы также можем посмотреть до определённого уровня, как коррелируют паттерны активации между областями мозга. Но каким образом возникает взаимодействие между ними и как информация передается из точки А в точку Б, до сих пор остаётся загадкой», — говорит Шоффелен.
Участки мозга обмениваются информацией с помощью потенциалов действия – небольших разрядов электрической активности, возникающих на мембране клеток головного мозга. Предыдущие исследования зрительной коры мозга уже показали, что ритмическая активность между регионами мозга формирует «протокол», который обеспечивает более эффективную обработку потенциалов действия.
Учёные отмечают, что в этом исследовании они демонстрируют один и тот же протокол для сети областей мозга, участвующих в обработке языка и речи. И это отличная «находка», потому что язык – гораздо более сложный процесс, чем зрение.
Стрелки на изображении указывают на различные направления информационных потоков между частями мозга, ответственными за язык. Визуальная информация о наличии письменного слова впервые появляется в зрительной коре затылочной области мозга (справа, светло-фиолетовый и зелёный цвета). Впоследствии активируется височная область (в середине, красный/оранжевый), которая интерпретирует смысл слов. Затем включается в работу лобная кора (слева, синий) и «помещает» слова в более широкий контекст. Например, в контекст полного предложения. Кроме того, лобная кора обеспечивает обратную связь с предыдущей информацией, возможностью прогнозирования (например) и будущим предложением.
Такая ритмическая активность головного мозга облегчает обмен информацией между его регионами и делает связь более эффективной.
«Благодаря нашей работе мы сможем предоставить новые доказательства и идеи того, что этот протокол – универсальный механизм, который также подходит для различных других специализированных областей мозга», — говорит Шоффелен.
Таким образом, нейроучёные сделали ещё один маленький шаг к разгадке тайны того, как области мозга «общаются» друг с другом.
Текст: Анна Хоружая
Frequency-specific directed interactions in the human brain network for language by Jan-Mathijs Schoffelen, Annika Hultén, Nietzsche Lam, André F. Marquand, Julia Uddén, and Peter Hagoort in PNAS. Published online July 2017 doi:0.1073/pnas.1703155114
статья с сайта http://neuronovosti.ru/braintalk/