Новая научная сенсация прямо из лабораторий для тех, кто уверен, что в его голове не просто пустое эхо! Оказывается, каждая часть нашего мозга работает в своем личном, строго засекреченном ритме, и этот внутренний хронометр может рассказать о нас намного больше, чем мы привыкли думать. Целая команда нейроучёных, вооружившись томографами и матрицами плотнее, чем расписание московской электрички, решила выяснить, как разные области мозга общаются между собой и почему это, возможно, и есть секрет вашей сообразительности.
Для начала разберёмся с пафосным словечком «коннектом». Это не новомодная соцсеть для гениев, а карта всех связей между миллиардами наших нейронов, опутанными белыми волокнами мозга — примерно, как карта метрополитена для химически зависимых на информации.
Мозг — он, в отличие от офисного планктона, не любит вставать на работу одинаково везде. Одни зоны веселятся в темпе «ускоренного интернета»: те самые, что отвечают за моментальный анализ картинки и звука. Другие предпочитают разгоняться медленно, особенно если речь о «тяжёлых» думских работах и принятии решений. Это и есть пресловутые внутренние нейронные временные масштабы — свой идеальный тайминг у каждой зоны.
Инженеры у себя в подвалах давно читают мудрые книжки про Network Control Theory — такую теорию, которая объясняет, как тасовать состояния в сложных системах. Но эти ребята из мира мозга пошли дальше: их устаревшие модели считали, что весь мозг пашет с одинаковой скоростью, как армейский взвод на учениях. Нашли грабли: так почти не бывает!
Джеймсон Ким из Корнелла (не улица, а университет, если что) и Линден Паркес из Ратгерса с коллегами разработали новую математическую модель, где каждая область мозга получает собственный таймер. Источник вдохновения — данные о сотнях молодых людей из проекта Human Connectome, сканы мозга и фильмы из разряда «загляни в череп своему соседу».
Умный алгоритм учился, как быстро угасает сигнал в разных уголках мозга. Отдельный восторг — это сравнение результатов с так называемой «энергией управления». Чем меньше энергии тратит мозг на переключения режимов, тем эффективнее работает. Новая модель оказалась просто чемпионом среди серых клеток — мозгу понадобилось куда меньше «толчков», чтобы перейти из одного состояния в другое.
Можно ли доверять цифрам? Проверили ещё и по генам! Взяли замечательный Атлас мозга (Allen Human Brain Atlas) — и выяснили: все эти разные времена работы областей мозга хорошо коррелируют с плотностью определённых видов тормозных клеток-интернейронов. Поклонники молекулярной кухни оценят: парвальбумин — для скоростных зон анализа, соматостатин — для тех, кто любит подумать подольше.
Эксперимент на мышах тоже удался, видимо, у грызунов вечеринка с теми же принципами организации нервных сетей. В общем, эволюция решила не изобретать велосипед, если тот и так крутится отлично.
Самое интересное: модель объясняет, почему одни люди гибче в мышлении, а другие до сих пор не осилили даже половину кроссворда. Те, у кого собственные ритмы мозга лучше синхронизированы со структурой связей, легче перескакивают между разными состояниями и задачами. И на тестах по пространственному мышлению и логике они тоже дают фору соседу.
Не всё, конечно, так радужно. Аппараты МРТ — штука неторопливая, сигналы мозга бегают быстрее температуры в июне, а карта связей — черно-белая работа художника, без направления стрелки. Но даже несмотря на эти ограничения, похожие результаты получились у мышей с их микроскопами, где направление волокон можно проследить.
Что дальше? Наверняка разбираться, как эти часы внутри нас сбиваются с курсом при шизофрении или аутизме, и можно ли по этой модели поймать болезнь на ранней стадии. А может, однажды придёт момент, когда про вас будут судить по темпу, с которым ваш мозг переключается с задачи на задачу, а не по объёму лайков в ТикТоке.
Работу провели Джейсон Ким, Ричард Бетцел, Ахмад Бейх, Амбер Хауэлл, Эми Кучейски, Барт Ларсен, Кайо Сегуин, Си-Хан Чжан, Аврам Холмс и Линден Паркес — вот такие ребята, которым можно доверять свой самый главный таймер в голове.