Чем выше интеллект, тем лучше мозг синхронизирован с собственным скрытым ритмом. Такую зависимость выявило новое исследование, о результатах которого его авторы рассказали со страниц Journal of Experimental Psychology: General. Этот ритм управляет мозгом, как дирижер оркестром.
Когда мозг работает особенно интенсивно, его разные участки действуют вместе, как по нотам, чтобы справиться с высокой когнитивной нагрузкой. Это явление названо учеными тета-связностью. Как выяснилось, она не только обладает высокой гибкостью, быстро приспосабливаясь к меняющимся внешним условиям, но и связана с интеллектуальными способностями, говорится в статье.
«Специфические сигналы в средней лобной области мозга лучше синхронизированы у людей с более высокими когнитивными способностями, особенно во время сложных рассуждений», — объясняют профессор Анна-Лена Шуберт и ее соратники из Майнцского университета имени Гутенберга в Германии. По их словам, тета-связность обеспечивает способность мозга мобилизоваться при умственной нагрузке, и все больше данных говорит о значении этого свойства для когнитивных функций. Эта роль настолько сильна, что она фактически определяет уровень мышления индивидуума.
Шуберт и ее коллеги привлекли для эксперимента 148 человек в возрасте от 18 до 60 лет и предложили им тесты для оценки памяти и интеллекта. Каждому испытуемому надели шапочку с электродами для снятия электроэнцефалограммы и предложили три задачи. Сначала им показывали цифры от 1 до 9 и просили ответить, четные они или нет, больше пяти или меньше. Затем демонстрировали геометрические фигуры из нескольких частей, спрашивая, какие из них большие, а какие маленькие. Напоследок ученые показывали людям пары цифр и букв, среди которых надо было определить, больше или меньше пяти цифра, а буква гласная или согласная. Во всех трех задачах главную роль играла скорость ответов.
К удивлению ученых, несмотря на простоту тестов, они не только смогли наблюдать, как мозг координирует себя в реальном времени при быстрой смене задач. Испытуемые, показавшие лучшие результаты, демонстрировали и более сильную тета-связность. «Такие люди лучше концентрируются и игнорируют отвлекающие факторы, будь то звонок телефона во время работы или шум вокзала при чтении книги, — отмечает Шуберт. — Мы не ожидали, что связь окажется настолько явной».
Ученые выяснили, что одно из условий высокого интеллекта — не устойчивое внимание, а умение быстро переключаться между задачами, адаптируясь к обстоятельствам. «Результаты показали, что только тета-связность во время процессов, связанных с реакцией, а не во время перестройки задач, коррелирует с когнитивными способностями», — утверждают авторы статьи. Эта особенность не только помогает понять роль координации мозга в познании, но и может открыть новые направления в исследованиях сознания человека.
Своеобразно дополняют результаты исследования ученых Майнцского университета выводы их коллег из Атлантического университета во Флориде (США). Они узнали, что нейроны в гиппокампе настраиваются на разные мозговые волны, как радио. Гиппокамп отвечает за ориентацию в пространстве и времени, память и эмоции — этакий «директор мозга», руководящий формированием воспоминаний, навигацией во внешней среде и связкой событий с переживаниями.
Мозг постоянно отслеживает внешний мир, как GPS, даже когда человек этого не осознает, говорится в статье журнала PLOS Computational Biology о наблюдениях американских ученых. Эта активность существует в виде слабых электрических сигналов между нейронами, помогая человеку думать, двигаться, запоминать и чувствовать. Сигналы подчинены определенным ритмам и непрерывно ведут обработку информации. Понимание, как нейроны реагируют на эти ритмы, — ключ к разгадке мозговых механизмов, связанных с ориентацией во времени и пространстве, памятью и эмоциями.
«Наши модели показывают, что один нейрон может вести себя как многодиапазонное радио, настраиваясь на разные частоты и меняя свое поведение соответственно, — сообщил журналу биофизик Родриго Пена. — Эта система гораздо более гибкая и мощная, чем мы предполагали».
Нейроны обмениваются электрическими импульсами или их серией. Каждый режим передачи несет разную информацию и связан с определенным поведенческим контекстом. С помощью компьютерного моделирования и современных методов визуализации электроактивности мозга исследователи доказали, что нейроны одновременно реагируют на тета— (медленные) и гамма— (быстрые) мозговые волны, но по-разному.
Происходит своеобразное двойное кодирование: нейрон использует серии импульсов для резонанса с тета-волнами и одиночные «выстрелы» — с гамма-волнами. Причем, что необычно, оба сигнала встроены в одну и ту же электрическую активность. «Способность к двойному кодированию дает новое представление о том, как мозг эффективно принимает, организует и передает информацию», — говорит Родриго Пена.
Получается, в мозгу не один, а несколько дирижеров, которые работают у здорового человека на удивление слаженно.