Внутренний диалог мозга

Александр Гурьянов
(«ХиЖ», 2021, №6)

Каждый знает: решение, которое надо принять, частенько сопровождается внутренними колебаниями. Что при этом происходит в мозгу, до сих пор окончательно неясно. Поэтому группа ученых Стэнфордского университета под руководством профессора факультета нейрофизиологии Вильяма Ньюсома поставила серию экспериментов для изучения электрического состояния нейронов макак до и в момент принятия ими элементарных решений.

Для считывания активности нервных клеток в мозг обезъян вживляли плоские импланты, покрывающие часть моторной коры сантиметрового размера. Животные получали задание определить, сдвигается ли бегущая на дисплее серия точек немного влево или вправо. Каждое видео было уникальным и длилось менее двух секунд. Макаки сообщали о своем решении только по запросу экспериментатора и делали это нажатием на одну из двух кнопок на дисплее. На принятие решения им обычно требовалось несколько секунд. Правильный и своевременный ответ вознаграждали фруктами.

В момент эксперимента импланты каждую сотую долю секунды отслеживали электрические характеристики сотни — двух нейронов, а компьютер выделял полезный сигнал, предсказываюший будущее решение. Его положительные значения отвечали движению точек вправо, отрицательные — влево. Увеличение силы сигнала всегда свидетельствует о большей уверенности. В выделении сигнала помог опыт работы с парализованными больными, которым импланты позволяли общаться с окружающими, например двигать курсор компьютера и печатать текстовые сообщения.

Нейрофизиологам удалось научиться предсказывать решение по динамике переменного сигнала. Они заявляют, что с вероятностью 80–90% могут сделать это с секундным упреждением. Были определены и пороги сигналов, при превышении которых решение будет принято или отвергнуто с вероятностью 98%. Более того, экспериментаторы могли влиять на результат, если вносили небольшие изменения в движение точек. Ученые научились отвлекать макак от правильного решения добавлением почти незаметных новых точек. Более сильный эффект это давало, если макака больше всего сомневалась, какое решение выбрать.

Ньюсом говорит, что работа позволила отсеять сразу несколько теорий. Согласно одной из них, живые существа принимают решения на основе суммирования «за» и «против». Если б это было так, то помехи влияли бы на результат независимо от момента их внесения. Профессор считает: если у объекта есть уверенность в решении или он долгое время искал его, желание рассматривать новые доказательства слабеет.

Работа открывает новое направление в исследованиях мозга в реальном времени. Ее подходы пригодятся при изучении внимания, памяти и эмоций. Сейчас с теми же имплантами лаборатория ведет опыты с участием людей, имеющих дисфункции мозга. Это нужно для их лечения.

(Nature, 2021, 591, 604–609)


123

Разные разности

25.09.2022 14:00:00

Как вы думаете, что важнее — есть много фруктов или есть фрукты часто? Казалось бы, какая разница. А между тем разницу обнаружили исследователи из Астонского университета в Бирмингеме.

>>
23.09.2022 14:00:00

В Формуле-1 всегда бытовало твердое убеждение, что здесь работает «правило 80/20»: машина/команда отвечают за 80% успеха в гонке, а мастерство пилота — только за 20%. Но, как выяснили ученые из Университета Летбриджа, эта формула ошибочна.

>>
21.09.2022 16:00:00

Компания Virginia Tech вместе со специалистами из двух университетов США работает над перчатками для подводных манипуляций Octa-glove. Принцип их работы позаимствован у щупалец осьминога.

>>
17.09.2022 16:00:00

Одуванчики продолжают распространяться по миру. И делают это поразительно успешно. Потому что используют надежные и изощренные технологии, созданные природой. Например, семена одуванчиков — одни из лучших летунов.

>>
16.09.2022 18:00:00

Ученые из Университета Райса представили бесконтактную оптическую систему мониторинга деформаций, которая включает в себя тензочувствительную краску и портативное оборудование для считывания информации с нее.

>>