Так ваш мозг предсказывает будущие события
Мозг учится предвидеть будущие события на основе шаблонов. Этот процесс называется «упреждающим таймингом», и он позволяет нам успешно взаимодействовать с окружающим миром. Как это работает?
Отчасти упреждающий выбор времени позволяет нам принимать наиболее подходящие решения в очень динамичном мире.
Но на что опирается этот процесс?
Новое исследование, проведенное учеными из Калифорнийского университета в Беркли, объясняет, что, предвидя событие, человеческий мозг полагается на две различные системы.
«Будь то спорт, музыка, речь или даже привлечение внимания, наше исследование показывает, что время - это не единый процесс, но есть два разных способа, которыми мы делаем временные прогнозы, и они зависят от разных частей мозга», - говорит ведущий Автор исследования Ассаф Бреска, доктор нейробиологии.
«Вместе, - утверждает старший автор исследования профессор Ричард Иври, - эти системы мозга позволяют нам не только существовать в данный момент, но и активно предвидеть будущее».
Одна система, как обнаружили исследователи, позволяет нам предвидеть будущие события на основе нашего прошлого опыта, в то время как другая система основана на идентификации ритмических паттернов.
Однако как работают эти две системы? «Срабатывают» ли они в разное время, в зависимости от контекста, на который нам нужно реагировать?
Ответ на этот вопрос, по мнению авторов исследования, также может помочь нам лучше понять, как мозг работает в различных нейродегенеративных состояниях.
В свою очередь, это позволит специалистам разработать более эффективные стратегии ухода за людьми, живущими с таким заболеванием.
Области мозга, отвечающие за "выбор времени"
В недавнем исследовании, результаты которого теперь опубликованы в журнале PNAS - ученые работали с людьми с болезнью Паркинсона или с дегенерацией мозжечка.
Оба эти состояния характеризуются проблемами с координацией и равновесием, хотя, по-видимому, они влияют на разные области мозга.
В то время как болезнь Паркинсона влияет на нервные пути в базальных ганглиях, которые являются областью, внедренной глубоко внутри коры головного мозга, при дегенерации мозжечка, именно нервные клетки в мозжечке постепенно умирают.
Исследователи сравнили способы, которыми люди с каждым заболеванием использовали временные сигналы для ответа на разные тесты.
Все участники исследования ответили на две разные последовательности цветных квадратов, мигающих на экране компьютера. В первом упражнении цветные квадраты сменяли друг друга в устойчивом ритмичном темпе.
Во втором упражнении цветные квадраты сменяли друг друга по разному шаблону, который не следовал одному и тому же устойчивому ритму.
Во время этих тестов исследователи отметили, что участники с болезнью Паркинсона, как правило, лучше выполняли упражнения со сложным паттерном, в то время как участники с дегенерацией мозжечка лучше отвечали на тест ритмической последовательности.
«Мы показываем, что пациенты с дегенерацией мозжечка не могут использовать неритмические временные сигналы, в то время как пациенты с дегенерацией базальных ганглиев, связанной с болезнью Паркинсона, не могут использовать ритмические сигналы», - говорит профессор Иври.
Эти результаты позволили команде определить, какие области мозга были связаны с какой упреждающей системой отсчета времени. Авторы пришли к выводу, что ритмическое время соответствует базальным ганглиям, тогда как интервальное время - основанное на воспоминаниях о предыдущем опыте - соответствует мозжечку.
Клинические последствия
Важно отметить, добавляют исследователи, что это ставит под сомнение предыдущие теории, предполагавшие, что упреждающий выбор времени является результатом монолитной системы.
«Наши результаты предполагают, по крайней мере, два разных пути эволюции мозга, чтобы предвидеть будущее», - объясняет Бреска.
«Система, основанная на ритме, чувствительна к периодическим событиям в мире, например, к речи и музыке. А интервальная система обеспечивает более общую способность прогнозирования, чувствительную к временным закономерностям даже в отсутствие ритмического сигнала ».
Ассаф Бреска
Кроме того, добавляют авторы, исследование предполагает, что если одна из этих двух систем перестанет работать должным образом, мозг действительно сможет полагаться на другую для определения времени ожидания. Это может иметь важные последствия для того, как специалисты управляют лечением людей с болезнью Паркинсона или дегенерацией мозжечка.
«Наше исследование определяет не только предвосхищающие контексты, в которых эти неврологические пациенты страдают нарушениями, но также и контексты, в которых у них нет проблем, предполагая, что мы можем изменить их среду, чтобы облегчить им взаимодействие с миром перед лицом их симптомов. , - отмечает Бреска.
Исследователи полагают, что некоторые способы помочь людям справиться с повреждением одной из двух «временных» систем мозга могут включать приложения и компьютерные игры, предназначенные для тренировки мозга, а также методы глубокой стимуляции мозга.
