Невронен диспечер помага на мозъка в непознати задачи

Човешкият мозък е забележителен с това, че бързо се приспособява към всяка ситуация и да може да реши всяка задача, дори ако с нищо подобно не се е сблъсквал.

Ясно е, че тайната на високата адаптивност се крие в особености от архитектурата на мозъка. Освен това доста отдавна е известно, че човешкият мозък особено силно се отличава от маймунския по две области – страничните участъци от префронталната кора и задната теменна кора.

Именно те са еволюирали по-силно от времето на нашия общ прародител и къде другаде, ако не в тях, да търсим центъра на нашите когнитивни способности?

Учените отдавна се опитват да разберат как точно работят тези зони на мозъка и ето че тази загадка най-после са успели да решат специалистите от Вашингтонския университет в Сейнт Луис. Майкъл Коул и колегите му изходили от общоприетия днес функционален модел, който представя мозъка във вид на множество мрежи, обединяващи около 300 повече или по-малко специализирани участъци.

Сред тези мрежи може да се отделят няколко най-големи и значими, които отговарят за паметта, вниманието, обработката на сензорната информация, контролират работата на мускулите и т.н.

Една от тези мрежи от особена важност се намира във фронтално-париеталната част на мозъка и обикновено се активира, когато трябва да се изпълнява ново, нестандартно задание. Но какво точно прави тя, остава неясно.

В сп. Nature Neuroscience изследователите описват тази загадъчна мрежа като динамичен информационен център, мрежов концентратор или диспечер – на който както му харесва. Нейната задача е да разпределя постъпващата информация по по-специализирани мрежи.

Главната невроанатомична особеност на този фронтално-париетален възел, която видели изследователите, е в наличието на множество лесно превключваеми съединения с всички останали зони на мозъка. Освен това е открито,че при общуване на невронния център с други мозъчни участъци прескачат сигнали, по които може да се определи що за проблем трябва да решава мозъкът.

Това работи по следния начин: да допуснем, че мозъкът съхранява набор инструкции, с чиято помощ бързо може да изпълни някоя позната задача. Но тези умения може да се приложат и в друга ситуация, необходимо е само да се коригират с отчитане на новите данни. Фронтално-париетална мрежа помага да се адаптират старите навици в нов контекст – тя съединява областта на мозъка, където се съхраняват старите инструкции, с участъка, който възприема новите, непознати условия.

Тоест, например когато получавате задача, по време на която трябва да напишете условна дума в отговор на появата на два червени кръга на екрана, в мозъка ви се образува стабилна връзка между моторните и зрителните центрове. Но ако задачата се промени и е необходимо да следите не кръговете на екрана, а звуци, като пишете условната дума, когато чуете два поредни силни звука, какво се случва тогава в мозъка?

Ето тук започва работа фронтално-париеталният център – той превключва съединението на моторните центрове от зрителната кора към слуховата.

Функционалните зони на мозъка (около 300 на брой, обозначени с кръгчета) се обединяват в няколко мрежи, всяка от която има връзка с диспечера.
© Michael Cole/WUSTL/b>

Тоест фронтално-париеталният диспечер, сблъсквайки се с нова задача, създава нови комбинации от други мрежи, основавайки се на тяхната компетентност в една или друга задача. Колкото по-бързо се създаде новата комбинация, колкото по-бързо сработи диспечерът, толкова по-пластични ще бъдат когнитивните способности, толкова по-рядко мозъкът, грубо казано, ще буксува в непознатите му условия.

Самият Майкъл Коул сравнява този невронен диспечер с диригента: мозъкът се справя с новата задача подобно на диригента, който създава ново звучене, съединявайки един с друг различните групи на оркестъра.

Естествено, възниква въпросът не може ли тази мрежа някак да се стимулира, за да се подобрят когнитивните способности на човека, или, да речем, да се излекува той от някоя психоневрологична болест- много психиатрични разстройства се характеризират на първо място с когнитивни нарушения. Но това е задача за по-нататъшни експерименти.

Източник: Washington University in St. Louis