Спирали организуют мозг

И. Иванов

Физиологи давно знают, что органы человека создают электромагнитные поля, но глубокого понимания этого явления пока нет. Кора головного мозга, которая отвечает за восприятие информации, память, внимание, язык и сознание, тоже не исключение. Крупномасштабная электрическая активность мозга сложна и богата, однако ее единая пространственно-временная динамика до сих пор ускользала от нейрофизиологов. Они всегда фокусировались на взаимодействиях нейронов, чтобы разобраться в работе центральной нервной системы. Сегодня же они стали активно изучать процессы, которые затрагивают мозг целиком.

Исследователи Университета Сиднея и Университета Фудань, которыми руководил профессор Гонг Пулин (Pulin Gong), обобщили данные магниторезонансного сканирования мозга сотни здоровых молодых людей. Здесь-то они впервые увидели электрические сигналы, которые распространяются по поверхности нервной ткани и организуют активность коры и ее когнитивные процессы. Обнаружить эти нестационарные интригующие волновые явления исследователи смогли с помощью математических методов, которые позволяют физикам выявлять структуру вихрей.

Оказалось, что вихревые сигналы образуются на всей поверхности коры, и во время сна, и во время бодрствования. Они имеют форму спиралей, которые движутся по поверхности мозга, вращаясь вокруг своих центров. Многие вихри настолько велики, что покрывают несколько зон коры. Одно из их ключевых свойств состоит в том, что они возникают на границах, которые разделяют известные функциональные области мозга.

Спирали взаимодействуют между собой и этим организуют всю кору мозга. Они работают как мосты для коммуникации различных ее частей — связывают активность не контактирующих между собой зон мозга и координируют их возбуждение и торможение, то есть гибко перестраивают его работу для решения различных задач. Ученые считают, что направление вращения и локализация вихрей связаны с разными типами когнитивных процессов.

Медики хорошо знают, что открытие спиральных волн сердца сильно изменило представления врачей о его работе. В данном случае спиральные электрические вихри в мозге наверняка подскажут новые методы диагностики и лечения болезней нервной системы. Профессор Гонг Пулин также считает, что результаты исследования повлияют на увеличение быстродействия мощных нейрокомпьютеров. Статья об исследовании появилась в журнале Nature Human Behaviour.

Разные разности
Собаки все понимают?
Понимание речи — это не чисто человеческий навык. Если у вас есть собака, то вы точно знаете, что это очень умное животное. И кажется, что она понимает, о чем говорят люди. А ведь так и есть.
Исполины против микропластика
Ученых интересует, как ведет себя микропластик в разных средах и как от него защититься или избавиться. И тут пришла подмога, откуда не ждали. Руку помощи с узловатыми крючковатыми пальцами протянули нам дубы.
Светящаяся петуния
Что вы скажете по поводу петунии, чьи цветки светятся в темноте подобно светлячкам? Скажете — небывальщина? Нет. Такие петунии уже появились на рынке. И появились они благодаря российской биотехнологической компании «Планта».
«Царица полей» против мышьяка
У кукурузы как кормовой культуры есть масса достоинств. Недавно ученые обнаружили у нее еще одно необычное свойство. И связано оно с мышьяком.