Сознание и мышление могут возникать не только из отдельных нейронов, но и из волновой самоорганизации коры головного мозга.
Такой вывод сделал профессор Массачусетского технологического института Эрл Миллер, который на протяжении более 30 лет исследует, как мозг формирует мысли. На ежегодной конференции Society for Neuroscience он представит концепцию, основанную на большом количестве экспериментов: мозг применяет бегущие колебания для осуществления аналоговых вычислений — именно это и создает базу когнитивных процессов.
По словам Миллера, кору головного мозга не следует рассматривать как набор статичных «модулей». Напротив, миллионы нейронов постоянно взаимодействуют друг с другом, а их электромагнитная активность объединяется в целостные колебания, которые распространяются по мозгу и контролируют информационные потоки.
«Мозг использует эти волны для саморегуляции. Сознание — это организованное переплетение коры», — отметил исследователь.
Идея профессора основывается на принципе аналоговой обработки информации: непрерывные сигналы могут кодировать значительно больше значений, чем цифровые 0 и 1. В мозге эту функцию выполняют осцилляции — волны различной частоты, которые накладываются друг на друга и передают смысл с помощью фазовых сдвигов. Эксперименты его лаборатории показывают, что именно они определяют, какая информация станет осознанной, а какая останется в «фоновом» режиме.
Таким образом, медленные бета- и альфа-волны (15–35 Гц) несут сверху вниз правила и цели — внутренний план действий. В то время как высокочастотные гамма-колебания (35–60 Гц) кодируют сенсорный поток — все, что мозг воспринимает извне. Огромное количество исследований Миллера показывает: бета-ритмы могут подавлять или усиливать гамма-активность, навязывая мозгу свои правила. Это позволяет человеку, к примеру, извлечь нужную информацию из рабочей памяти, когда он вспоминает меню ресторана.
В 2020 году команда ученого продемонстрировала, что частота волн постепенно увеличивается от затылочных областей к лобным. А в 2023 году Миллер предложил теорию «пространственного вычисления», согласно которой мозг фактически «вычерчивает» необходимые сети, накладывая медленные волны на быстрые в определенных участках коры.
Чтобы понять, как колебания связаны с феноменом сознания, ученые исследуют, как изменяется их динамика под воздействием общей анестезии. Совместно с коллегой Эмери Брауном Миллер показал, что наркоз нарушает баланс бета- и гамма-волн, мешает их распространению между сенсорными и ассоциативными областями и приводит к расстройству ритмов — то есть лишает мозг способности выполнять аналоговые вычисления.
Недавние исследования также показывают: различные анестетики «рассинхронизируют» кору по-разному, но итог остается прежним — исчезновение возможности объединять информацию в единое переживание.
«Сознание существует для того, чтобы планировать действия и отменять неверные решения. В остальное время оно лишь наблюдает за тем, что делает мозг», — заключил Миллер.
Фото: hi-tech.mail.ru