В ходе исследования с участием пациентов с эпилепсией ученые Национального института здравоохранения обнаружили, как набор высокочастотных мозговых волн может помочь нам обнаружить различия между прошлым и настоящим. Старший автор исследования — Карим Заглул, доктор медицинских наук.
Фото Pixabay
Основная исследовательская цель — проверить, может ли теория прогностического кодирования применяться к тому, как наш мозг запоминает прошлый опыт. Прогностическое кодирование в основном утверждает, что мозг оптимизирует нейронную активность для обработки информации. Другими словами, мозг использует больше нейронной активности для обработки новой информации, чем для вещей, с которыми мы уже знакомы.
«Годы исследований показали, что со временем именно так мы учимся ожидать, как выглядят обычные виды или звучат повседневные звуки. Мы хотели знать, использует ли мозг подобный процесс для управления нашими переживаниями».
Чтобы проверить эту идею, команда работала с 14 пациентами с лекарственно-устойчивыми типами эпилепсии. Их мозг был хирургически имплантирован сетками электродов, направленных на диагностику и лечение их припадков.
Эксперимент начался с того, что пациентам показали серию из четырех естественных сцен на экране компьютера. Например, одна из сцен изображала коричневый велосипед, стоящий вертикально на подставке перед зеленым кустом.
Через несколько секунд им показали новый набор изображений и спросили о различиях. Некоторые изображения были такими же, как и раньше. А другие были слегка изменены. Например, были добавлены или удалены какие-то объекты.
В среднем пациенты успешно распознали 88% повторяющихся сцен, 68% сцен, в которых что-то отсутствовало, и 65% сцен, в которых что-то было добавлено. В каждом случае им потребовалось около двух с половиной секунд, чтобы заметить это.
Дальнейший анализ подгруппы пациентов показал, что они успешно определили 82% добавлений и 70% удалений. Любопытно, что их глаза часто (83%) фиксировались на дополнениях, но едва ли (34%) на участках сцены, где что-то было удалено.
«В целом, эти результаты показывают, что требуется всего один момент, чтобы не только вспомнить новый опыт, но и использовать воспоминания об этом опыте для установления будущих ожиданий», — сказал доктор Заглул.
Между тем, электрические записи выявили различия в активности мозговых волн. Различие было между тем, когда пациенты успешно запоминали повторяющиеся сцены, и тем, когда они замечали изменения в сцене. В обеих ситуациях появление сцены на экране компьютера вызывало повышение силы волн нейронной активности в латеральной затылочной коре, центре обработки зрительных сигналов в задней части мозга. Волна быстро достигла центра памяти. В обеих ситуациях мозг пациентов, по-видимому, воспроизводил паттерны нейронной активности, наблюдаемые при первом восприятии сцен. Разница заключалась в том, что всплеск активности был сильнее, когда пациенты узнавали изменение сцены.
«Результаты подтверждают идею о том, что наши ожидания от визуального опыта контролируются петлей обратной связи между зрительной корой и медиальной височной долей», — сказал доктор Заглул. «Высокочастотные волны нейронной активности несут сообщение об ошибке, когда мы видим что-то, что не соответствует нашим ожиданиям. А волны более низкой частоты могут обновлять нашу память».
