Loading...

Ученые создали модель рабочей памяти мозга
iuriimotov / Freepik

Российские ученые разработали численную модель рабочей памяти и показали стабилизирующую роль гамма-ритма, а также важность быстрого взаимодействия между компонентами модели. Полученные результаты могут стать частью теоретической базы для экспериментов по улучшению функций рабочей памяти при помощи неинвазивной стимуляции мозга. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Neural Circuits.

Чтобы действовать на основании информации, которая недоступна прямо сейчас органам восприятия, мозг использует рабочую (кратковременную) память. Во время удержания в ней информации нейроны префронтальной коры входят в активное состояние с повышенной частотой порождения импульсов. Считается, что, помимо активности отдельных нейронов, для рабочей памяти также важна коллективная ритмическая активность нейронных сетей мозга в различных частотных диапазонах. Особый интерес представляют импульсы в гамма-диапазоне (частота 30–170 Гц). Эта активность указывает на «включение» сетей нейронов и совпадает с моментами повышения частоты порождения импульсов этими сетями. В период удержания информации в рабочей памяти, когда сам стимул уже отсутствует, но информация о нем необходима, наблюдается повышенная интенсивность гамма-колебаний.

Ученые из Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ВШЭ предложили модель рабочей памяти, содержащую набор популяций нейронов, связанных друг с другом возбуждающими связями. В момент предъявления стимула часть нейронных популяций префронтальной коры считывают сигнал и объединяются в единую сеть. Нейроны разряжаются случайным образом, поэтому каждый нейрон в сети получает на вход некое подобие шума, который складывается из сигналов от всех элементов. Ученые смоделировали такое взаимодействие в виде общего случайного сигнала, подаваемого на вход части популяций.

Оказалось, что информация о стимуле удерживается лучше, если популяции нейронов получают на вход одинаковый шумовой сигнал, а не разные независимые сигналы. Кроме того, подача на вход гамма-ритма обеспечивала стабилизацию рабочей памяти и усиливала различие между двумя группами популяций. На сегодняшний день теоретическое понимание значения ритмов мозга для рабочей памяти отстает от накопленного экспериментального материала. Поэтому исследование вносит вклад в развитие теории контроля процессов, лежащих в основе рабочей памяти.

«Наша работа продолжает серию теоретических исследований связи колебательных процессов с рабочей памятью и расширяет имеющееся понимание этой связи. Например, классические работы в данной области указывают на дестабилизирующую роль внешних сигналов и важность медленного взаимодействия между нейронами для поддержания рабочей памяти, — комментирует соавтор исследования Никита Новиков. — Напротив, в своей работе мы продемонстрировали стабилизирующую роль внешнего сигнала и важность обеспечивающего их быстрого взаимодействия. В целом полученные результаты могут стать частью теоретического базиса для экспериментов по улучшению функций рабочей памяти при помощи неинвазивной периодической стимуляции мозга».


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Facebook и Twitter.