Ученые из университета на горе Синай обнаружили нейронный механизм, который предположительно поддерживает продвинутые когнитивные способности, такие как планирование и решение проблем. Он делает это при помощи распределения информации от отдельных нейронов к большим популяциям нейронов в префронтальной коре, регионе мозга, который временно хранит и манипулирует информацией.
Это перевод интервью ученых журналу ScienceDaily. Оригинал можно прочитать здесь:
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211221162718.htm
Хорошо известно, что люди могут держать в голове только ограниченное количество информации. Поэтому они используют разные когнитивные стратегии, такие как организация информации списками или группами, чтобы преодолеть эти ограничения. Команда исследователей обнаружила, что мозг использует эти же стратегии для организации информации. Нейронные коды в префронтальных долях становятся менее зависимыми от сильно разрозненных ответов отдельных нейронов. Вместо этого сигналы распределяются среди большого количества нейронов, что делает информацию более надежной и простой. Эти открытия были опубликованы в журнале «Нейрон» 20 Декабря.
«Наше исследование открывает перспективу выяснить то, как мозг использует свои ресурсы для улучшения когнитивных возможностей». – утверждает главный автор работы Эрин Рич — врач. доктор наук, профессор нейронаук в школе медицины Икан на горе Синай. «Открытия нашего исследования поможет ученым лучше понять и в будущем потенциально эффективно лечить расстройство памяти и рассудочной деятельности».
Исследованием руководил Фенг-Куие Цианг доктор наук, бакалавр в лаборатории доктора Рича, который ранее исследовал функции префронтальной коры при разделении задач.
Обычно исследования нейронного кода – включает в себя перевод электрических импульсов от нейронов в такие явления как воспоминания, память, решения и действия. Они фокусировались на отдельных ответах от единичных нейронов. Команда горы Синай показала, что у этого подхода есть отрицательные сторон, поставив цель – учитывать изменения в префронтальной коре в целом, что привело к улучшению когнитивных результатов. Участникам опыта ученые поставили задачу, решение которой требует использования мнемонической (помогает памяти) стратегию, чтобы организовать информацию в последовательность.
«Мы обнаружили, что участники спонтанно генерировали разные паттерны селекции информации, включая обычные последовательности, чтобы уменьшить требования к рабочей памяти при решении задачи» — говорит доктор Цианг.
Ученые были удивлены, когда обнаружили, что проигнорированные другими нейронами запросы отдельных нейронов были плохим предиктором работы памяти, когда участники использовали стратегию упорядочивания для организации информации, что сохраняется у них в голове. Использование стратегии, позволило уменьшить количество ошибок в задании, но сигнал отдельного нейрона сам по себе содержал меньше информации. Они смогли подтвердить эти открытия, показывая, что информация не была потеряна, но вместо этого распределена между более обширной популяцией нейронов. Информацию, относящиеся к задаче, можно восстановить также или лучше при распределении, чем когда передача состоит из большого количества отдельных нейронов. При этом распределенные среди большой популяции нейронов коды оказываются более надежные, чем отдельные, что улучшает эффективность.
«Это совершенно новое открытие в природе префронтальных кодов и это может быть ключом к нервному механизму, что поддерживает продвинутые когнитивные способности, такие как планирование, стратегическое мышление, решение проблем и зависят от организации информации в реальном времени»- объясняет доктор Рич. «Смещая фокус с отдельных реакций отдельных нейронов, мы показали, что коллективная активность нейронных популяций стоит рассматривать в первую очередь, как базу для поиска новых методик лечения когнитивных расстройств».