Почему кто-то «схватывает на лету», а кто-то — нет? Спойлер: дело в вашем белом веществе

Иногда кажется, что мозг работает в двух режимах одновременно: он мгновенно реагирует на неожиданный звук или движение, а параллельно неторопливо собирает картину целиком, понимает контекст и смысл. Ученые из Rutgers Health попытались разобраться, как эти «быстрые» и «медленные» процессы вообще уживаются в одной системе и как мозг склеивает их в связное поведение.

Работа посвящена тому, как разные зоны коры обрабатывают информацию в своих временных окнах. У исследователей для этого есть термин intrinsic neural timescales, то есть «внутренние временные масштабы» нейронной активности. Проще говоря, одни участки мозга привыкли работать на коротких промежутках и быстро обновлять сигнал, а другие дольше удерживают информацию и лучше подходят для обобщений и интерпретаций.

По словам старшего автора исследования Линдена Паркса, чтобы действовать в реальном мире, мозгу нужно постоянно объединять данные, которые приходят и «созревают» с разной скоростью. Делает он это через белое вещество, пучки нервных волокон, которые связывают области между собой и позволяют им обмениваться сигналами.

Команда проанализировала мультимодальные данные нейровизуализации 960 человек и для каждого построила карту связности мозга, так называемый коннектом. Затем исследователи применили математические модели из теории управления и динамических систем, чтобы напрямую связать внутренние временные масштабы отдельных областей с тем, как именно эти области подключены к остальной сети.

Один из ключевых выводов оказался довольно «человеческим»: организация этих временных масштабов различается у разных людей, и это связано с различиями в когнитивных возможностях. В работе также показали, что найденные закономерности «приземляются» на базовую нейробиологию: они коррелируют с молекулярными, генетическими и клеточными особенностями разных участков мозга, а похожие связи наблюдаются и у мышей, что намекает на общий для видов механизм.

Авторы подчеркивают, что в выигрыше оказываются те случаи, когда «проводка» мозга лучше соответствует тому, как разные зоны умеют работать с быстрыми и медленными сигналами. Следующий шаг команды, как отмечается в сообщениях о работе, это проверка того, как нарушения связности могут менять обработку информации при психических расстройствах, включая шизофрению, биполярное расстройство и депрессию.