Ученые из США и Голландии обнаружили, что вместо использования централизованного «ритмоводителя» различные регионы мозга по-своему справляются с задачей отсчета времени.
© SpeedKingz / Фотодом / Shutterstock
Способность задавать ритм или отсчитывать равные промежутки времени необходима нам как в повседневной жизни, так и для выполнения специфических задач: от контроля скорости речи до исполнения музыкальных произведений и занятий спортом. До сих пор ученые не знают точно, как мозг измеряет время. Одна из наиболее распространенных теорий предполагает наличие единого «ритмоводителя», который контролирует работы всего мозга. Но поскольку далеко не для всех действий нам требуется временной отсчет, авторы новой работы предположили, что каждый отдел мозга решает эту задачу самостоятельно и только в случае необходимости.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые проанализировали активность мозга двух макак-резусов во время выполнения заданий, в которых животным требовалось переводить взгляд или нажимать кнопку через равные временные промежутки — 850 или 1500 миллисекунд в разных заданиях. В исследовании ученые записывали электрическую активность трех регионов: таламуса, передающего информацию от органов чувств в кору больших полушарий, дорсомедиальной префронтальной коры, которая отвечает за когнитивные процессы, и хвостатого ядра, вовлеченного в контроль движений и некоторые типы обучения.
Оказалось, что в зависимости от требуемой скорости выполнения действий нейроны масштабируют этапы своей активности: чем меньше был требуемый временной промежуток, тем быстрее нейроны были готовы действовать. Такой результат ученые получили для префронтальной коры и хвостатого ядра. В то же время в таламусе происходил несколько иной процесс: те нервные клетки, которые периодически «зажигались» и «гасли», просто изменяли скорость этих осцилляций в соответствии с заданным темпом.
Такой результат говорит о том, что, вероятнее всего, мозг не ведет постоянный и централизованный учет времени, а реализует этот процесс динамически — по необходимости и разными отделами. Для дальнейшего анализа обнаруженного феномена ученые также разработали компьютерную модель системы нейронов, которая использует ту же стратегию, которую исследователи обнаружили в мозге животных. Анализ этой модели показал еще один интересный факт: для корректной работы такого механизма необходимо, чтобы некоторые нейроны реагировали нелинейно, то есть их выходный сигнал не всегда пропорционален входному
Статья с описанием экспериментов опубликована в журнале Nature Neuroscience
Источник: chrdk.ru
