Как мозг записывает информацию

Кора головного мозга, как известно, отвечает за высшие когнитивные функции; именно тут контролируется оперативная память и обучение, принимаются решения и ведётся планирование... Но, как это часто бывает в нейрофизиологии, никто (даже сами нейрофизиологи) не знает, как именно она это делает. Вот, к примеру, такой вопрос: что происходит с нейронами коры, когда нужно выучить новую информацию? В коре уже сформированы какие-то нейронные цепи, выполняющие свои функции, и что происходит, когда необходимо продолжить обучение? Выделяются ли под это новые ресурсы или информация каким-то образом наслаивается поверх прежних электроимпульсов?

Специалисты из Уэйк-Форестского университета (США) поставили эксперимент, в котором следили за активностью нервных клеток обезьяны в процессе обучения. Животные смотрели на экран, на котором появлялись разные геометрические фигуры. Затем исследователи обучали обезьян узнавать разные фигуры и отмечать сходство между двумя фигурами, появляющимися на экране одновременно. На каждом этапе эксперимента записывалась электрическая активность нейронов префронтальной коры. Таким образом исследователи смогли разделить два рода активности: одна была связана с простым получением стимулов, с созерцанием геометрических фигур, вторая — с обработкой задания, с обучением тому, как определять сходные фигуры. То есть фигуры записывались в оперативную память обезьяны, что и позволяло выполнять задания.

Вопрос состоял в том, отвечают ли за каждую такую процедуру разные нервные клетки, которые перебрасывают друг другу информацию об объектах, или же всё это выполняется одними и теми же нейронами.

Как пишут исследователи в журнале PNAS, правильным ответом оказался второй. Проанализировав активность нервных клеток, учёные увидели особую группу нейронов, которая активировалась при обработке задания, удерживая также информацию, полученную перед этим. Мозг не склонен к бюрократии: тот, кто получил новые данные, и будет выполнять с ними все требуемые операции, не отправляя задание в другой «департамент». Именно нейроны, специализирующиеся на распознавании геометрических фигур, будут сравнивать их между собой.

Авторы работы полагают, что это общий способ записи данных: какая-то группа нейронов сначала воспринимает простую информацию о стимуле, а затем уже производит с ней нужные манипуляции. То есть и описание самого предмета, и описание того, что с ним нужно сделать, находится в одном месте: весьма разумное управление ресурсами. Впрочем, от мозга было бы странно ждать чего-то иного.

Теоретически эти данные способны помочь больным с нарушениями кратковременной памяти — например, из-за инсульта. Но как скоро от фундаментальной теории удастся перейти к клинической практике, покажет лишь время.