Сознание и мышление могут возникать не из отдельных нейронов, а из волновой самоорганизации коры головного мозга. К такому выводу пришел профессор Массачусетского технологического института Эрл Миллер, который более 30 лет изучает, как мозг формирует мысли. На ежегодной конференции Society for Neuroscience он представит концепцию, основанную на огромном массиве экспериментов: мозг использует бегущие колебания для выполнения аналоговых вычислений — а именно это и создает основу когнитивных процессов. Об этом сообщает Picower Institute for Learning and Memory (PILM).
По словам Миллера, кору нельзя рассматривать как набор фиксированных «модулей». Напротив, миллионы нейронов постоянно вступают в сложные взаимодействия, а их электромагнитная активность складывается в целостные колебания, которые распространяются по мозгу и управляют информационными потоками.
«Мозг использует эти волны, чтобы организовать сам себя. Сознание — это организованное переплетение коры», — отметил исследователь.
Идея профессора опирается на принцип аналоговой обработки информации: непрерывные сигналы могут кодировать гораздо больше значений, чем цифровые 0 и 1. В мозге эту роль выполняют осцилляции — волны разной частоты, которые накладываются друг на друга и передают смысл с помощью фазовых сдвигов. Эксперименты его лаборатории показывают, что именно они определяют, какая информация будет осознана, а какая останется в «фоновом» режиме.
Так, медленные бета- и альфа-волны (15–35 Гц) несут сверху вниз правила и цели — внутренний план действий. А высокочастотные гамма-колебания (35–60 Гц) кодируют сенсорный поток — все, что мозг получает извне. Огромный массив исследований Миллера демонстрирует: бета-ритмы подавляют или усиливают гамма-активность, навязывая мозга свои правила. Именно это позволяет человеку, например, извлечь нужную информацию из рабочей памяти, когда он вспоминает меню ресторана.
В 2020 году команда ученого показала, что частота волн постепенно растет от затылочных областей к лобным. А в 2023 году Миллер предложил теорию «пространственного вычисления», согласно которой мозг буквально «вычерчивает» нужные сети, накладывая медленные волны на быстрые в определенных участках коры.
Чтобы понять, как колебания связаны с самим феноменом сознания, ученые изучают, как меняется их динамика под действием общей анестезии. Вместе с коллегой Эмери Брауном Миллер показал, что наркоз разрушает баланс бета- и гамма-волн, нарушает их распространение между сенсорными и ассоциативными областями и выводит ритмы из фазы — то есть лишает мозг возможности выполнять аналоговые вычисления.
Недавние работы также показывают: разные анестетики «рассинхронизируют» кору по-разному, но результат один — исчезновение возможности объединять информацию в единое переживание.
«Сознание существует для того, чтобы планировать действия и отменять неверные решения. Все остальное время оно просто наблюдает за тем, что делает мозг», — заключил Миллер.
Ранее ученые впервые раскрыли суть человеческого интеллекта.