Пластичное воображение

Многие любят мечтать. Это приятное состояние, когда мозг отключается от мира и уносит нас к недавнему опыту или событиям прошлого. Однако то, что происходит в это время в мозге, долгое время оставалось загадкой. Нейрофизиологи давно изучают, как нейроны воспроизводят прошлые события в гиппокампе, части мозга, которая играет важную роль в пространственной навигации и памяти. Исследования формирования воспоминаний в других участках мозга, например зрительной коре, не так часты.

Ученые лаборатории Марка Андермана (Mark L. Andermann), профессора Медицинской школы Гарвардского университета, изучают, как мечтательное состояние, неторопливое размышление проявляют себя на уровне нейронов, как влияют на обучение и память, иными словами, на пластичность мозга. В экспериментах нейробиологи многократно показывали мышам одно из двух изображений, каждое из которых состояло из мозаики черно-серых квадратов. Между изображениями мыши минуту смотрели на серый экран. Во время опытов ученые отслеживали активность семи тысяч нейронов в зрительной коре.

Если мышь смотрела на изображения, то возбуждались определенные группы нейронов, отличавшиеся для разных изображений. Во время отдыха перед серым экраном нейроны иногда активировались по схеме, напоминающей просмотр изображения. Это указывало на то, что мышь вспоминала его. Так происходило, когда мыши были расслаблены, их поведение было спокойным, а зрачки маленькими. Неудивительно, что в среднем мыши больше вспоминали последнее виденное изображение. Они чаще пребывали в этом состоянии в начале дня, но не в конце, после многократных просмотров изображений.

Самым неожиданным стало то, что на протяжении нескольких дней паттерны нейронной активности при просмотре двух изображений менялись. Этот сдвиг не был случайным. Паттерны все более отличались друг от друга. До тех пор, пока каждый почти полностью не состоял из уникального набора нейронов. Это значит, для мыши было важно различать много раз виденные изображения. Интересно, что схема, зафиксированная при первых нескольких воспоминаниях об изображении, давала возможность предсказывать, какой она станет, когда мышь вновь посмотрит на изображение. Ученые также обнаружили, что мечтания в зрительной коре происходили одновременно с возбуждением гиппокампа — две области мозга тесно взаимодействовали во время воспоминаний.

Исследование говорит о том, что воспоминания могут формировать будущую реакцию мозга на то, что он увидит в будущем. Они могут направлять изменения связей нервной системы, чтобы реакция на изображение была более точной. Такие мечтательные состояния могут быть необходимым компонентом пластичности мозга, его способности перестраиваться в ответ на новый опыт. Исследователи пишут, что спокойный отдых после напряженного труда, физической активности, творческой работы поможет улучшить обучение и память, поэтому важно уделить время моментам тихого бодрствования, которые способствуют полету воображения. Статья опубликована в журнале Nature.