Наш мозг постоянно на грани между хаосом и порядком

Наш мозг постоянно на грани между хаосом и порядком. Например, когда человек переходит от чтения к беседе, его мозг переходит из одного полустабильного состояния в другое не напрямую, а только после хаотичных скачков через множество других состояний.

Сначала Авниэль Гуман и Максвелл Ван из Университета Питтсбурга исследовали работу мозга, попросив добровольцев неподвижно пролежать в сканере тридцать минут. Этого времени оказалось мало, так как некоторые неврологические процессы развиваются несколько часов или даже дней. Тогда ученые решили продолжить исследование, задействуя людей, которым предстояла операция на мозге из-за эпилепсии. Дело в том, что при тяжелой форме эпилепсии удаляют небольшие участки мозга, вызывающие приступы, а перед операцией к органу напрямую подключают электроды (от 80 до 120 штук обычно), чтобы определить, какие именно участки удалять. Ученые попросили двадцать человек, которым предстояла такая операция, принять участие в исследовании. К их мозгу подключали электроды уже надолго — на периоды от 3 до 12 дней.

Во время эксперимента все участники находились в больнице и жили обычной жизнью: ели, общались с друзьями, смотрели телевизор или читали книги. Наблюдая за их мозгом, команда выявила удивительные особенности: он переходил от одного состояния к другому странным образом. Прежде, чем сменить один паттерн активности на другой, он сначала как будто метался между различными состояниями в случайном порядке и казалось, будто его охватывает хаос.

Рик Адамс, психиатр и нейробиолог из Университетского колледжа Лондона, не участвовавший в исследовании, считает, что в мозге, вероятно, нет центрального узла, который бы указывал остальным частям органа, что делать. По его словам, это немного напоминает встряхивание снежного игрушки-шара, когда вносятся случайные изменения с надеждой на какое-то оптимальное состояние. Хайрие Каньян, нейробиолог из Оксфордского университета (не принимала участия в исследовании), говорит: «Мы видим стабильные состояния, а между ними - непредсказуемые переменные переходы. Если получится понять закономерность активности здорового мозга, то мы сможем использовать электростимуляцию для лечения неврологических заболеваний». Гуман тоже надеется на это и говорит, что здоровая модель мозговой активности, возможно, находится на границе между порядком и хаосом.

По мнению ученых, высокий уровень хаоса в мозге вызывает у человека припадок, а излишнее спокойствие органа может погрузить в кому. Возможно, изучение этих закономерностей приведет к использованию стимуляции мозга для перевода его к оптимальному состоянию между крайностями. А если исследователи поймут, как орган приходит к стабильности после хаоса, может быть им удастся найти способ лечить расстройства на обоих концах этого спектра.

Пока результаты исследования не дают полного представления о том, как работает здоровый мозг в естественных условиях, так как участники ожидали операцию на мозге. Хотя авторы и попытались исключить из данных активности эпилептичных участков мозга и их проявлений.

Но в целом такой подход может помочь в создании более эффективных методов лечения эпилепсии. Например, некоторые больные используют электроды, подключенные к мозгу, которые определяют начало приступа эпилепсии и отправляют электрический импульс для его предотвращения. По словам Келли Биджанки, нейробиолога из Медицинского колледжа Бейлора, эти устройства можно усовершенствовать, если научиться распознавать хаотичные переходы и подталкивать мозг к оптимальному состоянию.

В будущем Гуман и Ван планируют таким образом изучить детский мозг и выявить различия в его активности по сравнению со взрослым. Они также собираются узнать больше о том, как меняется активность мозга в течение дня/недели и как это связано с биологическими процессами человека в зависимости от времени суток.

Источник: vk.com

Комментарии: