Neurovědníci poprvé ukazují, že přesné načasování nervových signálů určuje, jak mozkové zpracování informací

Již dlouho je známo, že mozek přednostně zpracovává informace, na které se zaměřujeme na naši pozornost-klasickým příkladem je tzv. Koktejlový efekt.

„V prostředí plném hlasů, hudby a hluk na pozadíMozek se podaří soustředit na jediný hlas. Ostatní zvuky nejsou objektivně tišší, ale v tu chvíli jsou vnímány méně silně, “vysvětluje výzkumník mozku Dr. Eric Drebitz z University of Bremen.

Mozek zaměřuje své zpracování na informace, které jsou v současné době relevantní – v tomto případě na hlase konverzace – zatímco jiné signály jsou přijímány, ale nejsou předávány a zpracovávány ve stejném rozsahu.

„Až dosud nebylo jasné, jak je tento kritický mechanismus přežití při výběru relevantních informací kontrolován. Když se z boku najednou objeví ulici a najednou se objeví auto, mozek okamžitě zaměří na tento jeden kus vizuální informace-pohyb vozidla,“ říká Drebitz.

„Jiné dojmy, jako jsou nápisy, kolemjdoucí nebo billboardy, mizí do pozadí, když rozptylují naši pozornost a zpomalují naši reakci. Pouze díky této cílené prioritizaci jsme schopni rychle reagovat a podniknout vyhýbavé opatření.“

Načasování: Klíč ke zpracování informací

Tým vedený neurovědci Andreas Kreiter a Eric Drebitz nyní poskytl první příčinný důkaz o tom, jak mozek přenáší a zpracovává relevantní informace. Práce je Publikováno v časopise Přírodní komunikace.

„Zda je signál zpracováván dále v mozku, závisí zásadně na tom, zda dorazí ve správný okamžik – při krátké fázi zvýšené vnímavosti nervových buněk,“ vysvětluje neurovědec Drebitz.

„Nervové buňky nefungují nepřetržitě, ale v rychlých cyklech. Jsou obzvláště aktivní a vnímavé po dobu několika milisekund, následované oknem nižší aktivity a excitability. Tento cyklus se opakuje přibližně každých 10 až 20 milisekund. Pouze když signál dorazil krátce před vrcholem této aktivní fáze, změnil chování neuronů.“

Tato časová koordinace je základním mechanismem zpracování informací. Pozornost je cílená použití tohoto jevu sladění načasování nervových buněk tak, aby do toho přesně dorazily relevantní signály časové oknozatímco ostatní jsou vyloučeni.

Aby bylo možné prokázat příčinu tohoto základního mechanismu našeho mozku, byl studován selektivní stimulační přenos Rhesus Monkeys– Druh, který je velmi podobný lidem v organizaci mozkové kůry.

Zvířata provedla a vizuální úkol Na obrazovce, zatímco byly vytvořeny velmi slabé elektrické podněty v rané části cesty vizuálního zpracování (oblast V2). Tyto umělé signály nesouvisely s úkolem a sloužily pouze jako testovací podněty. Tým poté analyzoval, jak tyto signály ovlivnily oblast downstream (oblast V4).

„Uměle spuštěné signály ovlivnily aktivitu nervových buněk ve V4, když dorazily během krátké fáze zvýšené vnímavosti. Pokud stejný signál dorazil příliš brzy nebo příliš pozdě, neměl to žádný účinek,“ vysvětluje Drebitz.

„Pokud dorazilo do citlivého časového okna, změnilo to nejen aktivitu nervových buněk, ale také chování zvířat: reagovaly pomaleji a udělaly více chyb – od kterého lze dojít k závěru, že testovací signál, který neobsahoval žádné informace pro daný úkol, se stal součástí zpracování, a tak zasahoval do plnění skutečného úkolu.“

Důležité pro pochopení mozku a léčby Alzheimerovy a ADHD

„Výsledky poskytují základ pro vývoj přesnějších modelů mozku. Ukazují, jak jsou informace vybírány a upřednostňovány, než vedou k vnímání, učení a chování,“ říká Drebitz.

Tato znalost však není důležitá pouze pro výzkum nadace, ale také pro oblast medicíny, „protože nemoci, jako jsou Alzheimerovy a ADHD, jsou spojena s problémy při selektivním zpracování a ukládání relevantních informací a také pro nová technologie, jako jsou rozhraní mozku a počítač, která komunikují přímo s mozkem“.

Aby takové systémy spolehlivě fungovaly, musí se živit v přesně časových intervalech a správně si přečíst vzory nervových buněk. Z těchto principů by také mohl těžit z rozvoje umělé inteligence (AI), protože by mohly sloužit jako šablona pro zvláště flexibilní a efektivní zpracování.