Jak Twój mózg podświadomie rozpoznaje codzienne wzorce: wgląd w automatyczne procesy myślowe

Jak Twój mózg podświadomie rozpoznaje codzienne wzorce: wgląd w automatyczne procesy myślowe

Ludzki mózg stale rozpoznaje wzorce w codziennych doświadczeniach i może to zrobić bez nich świadome myślenie jak studium 1 widać. W badaniu tym analizowano aktywność neuronalną osób, którym ze względów medycznych wszczepiono elektrody do mózgu.

Badanie pokazuje, że neurony w kluczowych obszarach mózgu łączą informacje o tym, co i kiedy się dzieje. Dzięki temu mózg może rozpoznać wzorce zdarzeń na przestrzeni czasu. Pomaga to mózgowi przewidzieć nadchodzące wydarzenia – twierdzą autorzy. Wyniki opublikowano dzisiaj w czasopiśmieNaturaopublikowany.

„Mózg robi wiele rzeczy, z których nie jesteśmy świadomi” – wyjaśnia Edvard Moser, neurolog z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Trondheim. „To nie jest wyjątek.”

Nadmiar danych

Aby zrozumieć otaczający nas świat, mózg musi przetworzyć zalew informacji: co się dzieje, gdzie to się dzieje i kiedy to się dzieje. Autorzy badania chcieli zbadać, w jaki sposób mózg organizuje te informacje w czasie, co było kluczowym krokiem Uczenie się i pamięć.

Zespół badawczy zbadał 17 Osoby chore na padaczkę, które przygotowywały się do leczenia operacyjnego. Elektrody te umożliwiły autorom bezpośrednie rejestrowanie aktywności poszczególnych neuronów w wielu obszarach mózgu.

Regiony te obejmowały Hipokamp i kora śródwęchowa, te w pamięci i nawigacja są zaangażowani. Obszary te zawierają komórki czasu i miejsca, które działają jak wewnętrzny zegar organizmu i system GPS, kodując czas i lokalizację. „Wszystkie informacje zewnętrzne, które dostają się do naszego mózgu, muszą zostać przefiltrowane przez ten system” – mówi Itzhak Fried, współautor badania i neurolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.

Parada twarzy

Aby przygotować się do głównego eksperymentu, badacze pokazali każdemu uczestnikowi różne obrazy twarzy. Dla każdego uczestnika naukowcy zidentyfikowali sześć Twarze, które silnie aktywowały pojedynczy neuron w mózgu uczestnika. Na przykład uczestnik może mieć neuron „mężczyzny w okularach przeciwsłonecznych”, neuron „kobiety w kapeluszu” i cztery inne, przy czym każdy preferuje określoną twarz.

Zespół ułożył sześć zdjęć każdego uczestnika w trójkąt, z jednym zdjęciem w każdym rogu i drugim z każdej strony. Każdy obraz został połączony liniami przecinającymi boki trójkąta i jego wnętrze.

W badaniu eksperymentalnym uczestnicy oglądali serię wizerunków twarzy. Prosta zasada narzucała kolejność obrazów: po każdej twarzy następowała kolejna, połączona z nią w trójkąt (patrz „Rozpoznawanie wzorców”). Na przykład, jeśli pierwszą ścianą była ta w lewym dolnym rogu trójkąta, drugą ścianą będzie jeden z dwóch bezpośrednich sąsiadów: ściana w środku podstawy trójkąta lub ściana w środku lewego boku trójkąta. Eksperymentatorzy nie ujawnili tej zasady uczestnikom. Ponadto uwagę uczestników rozpraszały pytania dotyczące treści obrazów podczas każdej próby.

Podczas eksperymentu neurony w hipokampie i korze śródwęchowej każdego uczestnika stopniowo zaczęły reagować nie tylko na prezentowaną twarz, ale także na twarze bezpośrednio z nią połączone w trójkącie. Kiedy uczestnicy zostali zapytani, czy zauważyli pewien wzór w kolejności obrazów, odpowiedzieli, że nie. Niemniej jednak ich komórki mózgowe nauczyły się wzoru, co pokazało, że mózg może rozpoznawać wzorce bez świadomej świadomości. W przerwach między próbami neurony „twarzy” uczestników odtwarzały to, czego się nauczyli i niezależnie, bez stymulacji, przechodziły przez wzorce.

„To coś, co nie jest wyraźne, ale ukryte. Mózg zasadniczo wykrywa to bardzo szybko i możemy obserwować te zmiany w poszczególnych komórkach” – mówi Fried.

Neurony zorientowane na przyszłość

Autorzy odkryli, że neurony potrafią również przewidywać, które obrazy pojawią się jako następne. Sugeruje to, że mózg uczy się przewidywać przyszłe zdarzenia na podstawie wyuczonych wzorców.

„Fakt, że dzieje się to bez zewnętrznych zachęt, jest naprawdę interesujący” – mówi Matt Jones, neurolog z Uniwersytetu w Bristolu w Wielkiej Brytanii. „Wiele wyników jest niezwykle zgodnych z przewidywaniami badań na gryzoniach i podkreśla, jak ewoluowały obwody hipokampowe, aby ustrukturyzować nasze mapy poznawcze” – dodaje.

Zrozumienie, w jaki sposób mózg organizuje informacje o sekwencjach zdarzeń, może mieć ważne zastosowania kliniczne. Na przykład mógłbyś Terapie wzmacniające pamięć mają na celu promowanie określonych wzorców neuronowych reprezentujących ważne wspomnienia” – wyjaśnia Fried. „Ostatecznie chodzi o połączenie rzeczy w czasie. To naprawdę esencja pamięci”.

1. Tacikowski, P., Kalendarz, G., Ciliberti, D. & Fried, I. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07973-1 (2024).

   Artykuł
   
   Scholar Google

Pobierz referencje