Нейронная бухгалтерия, или Как мозг определяет важность сенсорного сигнала

Выбирая из множества стимулов тот, что будет определяющим при формировании ответного поведения, мозг сравнивает число нейронов, которые ответили на каждый из раздражителей.

Нейрон зрительной коры головного мозга млекопитающих (фото Douglas & Martin).

На наш мозг ежесекундно обрушивается великое множество стимулов — зрительных, осязательных, обонятельных, слуховых, вестибулярных. Как мозгу удаётся отделить главный сигнал от второстепенных? Как он принимает решение, кого слушать в первую очередь — зрение или осязание? Особенно когда сигналы от разных органов чувств говорят о совершенно противоположных состояниях: к примеру, в IMAX-кинотеатре глаза могут уверять мозг, что мы, например, летим в кабине лётчика, в то время как вестибулярный аппарат напоминает нам о прочном и надёжном кресле кинотеатра...

Если верить экспериментам учёных из Рочестерского университета (США), в таких случаях мозг выполняет расчёт средневзвешенного показателя по разным группам нейронов. Иными словами, мозг подсчитывает, сколько нейронов отзывается на тот или иной стимул, и на первое место ставит тот, на который откликнулось больше нервных клеток. Исследователи подвергали обезьян зрительным или вестибулярным раздражителям: обезьяне, сидящей в специальной установке, казалось, что она движется в одну или другую сторону. Животные были обучены показывать знаками, куда они «движутся»; одновременно учёные снимали показатели активности нейронов мозга обезьян. Источник зрительных сигналов представлял что-то вроде авиасимулятора: перемещение множества точек на экране вызывало иллюзию движения.

Как пишут авторы в журнале Nature Neuroscience, лишь только авиасимулятор начинал доминировать в мозгу, обезьянам начинало казаться, что они движутся так, как говорит им зрение. Вестибулярный аппарат переставал браться в расчёт. Увеличение числа светящихся точек задействовало большее число нейронов, и чем больше их взаимодействовало с авиасимулятором, тем сильнее мозг был склонен верить глазам. По словам учёных, с любым сложным воздействием мозг поступает так же: раскладывает его на ряд простых, а потом считает, сколько нейронов ответило на ту или иную составляющую сложного сигнала.

Тут, разумеется, возможны индивидуальные отклонения: у одного мозг склонен, допустим, верить зрению, а у другого — вестибулярному аппарату. Различия в высчитываемой «сумме доверия» лежат в основе разницы в поведении между разными индивидуумами. Скорее всего, такой же бухгалтерии подчинены и внутренние сигналы в мозгу, задействованные в обработке данных и принятии решений, выполнении высших когнитивных функций. Хотелось бы верить, что в будущем это поможет лечить ряд психоневрологических расстройств, сопровождающихся галлюцинациями, навязчивыми состояниями и пр.: нужно будет только научиться «довешивать» нейронные сигналы, соответствующие более адекватному восприятию реальности.

Подготовлено по материалам Medical Xpress.