Учёные отслеживали активность нейронов зрительной коры головного мозга мышей в расслабленном, но при этом бодрствующем состоянии. И отметили, что наблюдаемые нейроны иногда активизировались, словно мыши в этот момент на самом деле что-то рассматривали. Учёные поняли, что в такие мгновения лабораторные грызуны могли предаваться мечтам с воображаемыми картинами. Что характерно, типы активности клеток мозга в начале состояния мечтательности также предсказывают, как мозг отреагирует на видимое мысленным взором спустя какое-то время.
Ведущий автор исследования — Нгиа Нгуен, аспирант-нейробиолог Института Блаватника при HMS. Он рассказал, что они с коллегами хотели узнать, как мечтание происходит на уровне нейронов. А также стремились понять, важны ли такие мгновения для обучения и запоминания.
Внимание исследования было сосредоточено на зрительной коре головного мозга, поскольку большинство научных работ о таких нейронах и формировании памяти было сосредоточено на гиппокампе, области мозга, ответственной за память и пространственную навигацию.
Соавтор проекта, профессор нейробиологии в HMS Марк Андерманн, добавил, что они заинтересовалась, возможно ли записать данные об активности нейронов зрительной коры так, чтобы понять, что именно видит мышь, а затем связать эту информацию с пластичностью мозга. Нейропластичность или пластичность мозга — это способность нейронных сетей в мозге изменяться за счёт роста и особенностей организации.
Исследователи показывали мышам, как переливаются в шахматном порядке абстрактные чёрно-белые изображения и зарегистрировали в процессе активность примерно 7000 нейронов зрительной коры. В ходе опытов мыши много раз глазели на изображения с перерывами по минуте. Картинки выбирали по их способности вызывать более сильную реакцию нейронов зрительной коры.
Когда грызуны смотрели на пустые серые прямоугольники между изображениями, их нейроны порой срабатывали, как будто они видели какой-то образ, что указывало как раз на изучаемое явление мечтательности. Изображение срабатывания нейронов — ниже. То есть это не плохое чёрно-белое изображение космоса, а чем-то похожий на космос мозг млекопитающего.
Состояние, которое идентифицировали как мечтательность, учащалось в начале дня. Фокусировка внимания при этом обычно происходила на последнем увиденном изображении. Со временем шаблоны поведения нейронов при просмотре каждого изображения стали существенно различаться — такое явление исследователи называют репрезентационным дрейфом. Этот сдвиг не был случайным, так как самые ранние «мечты» об образе помогали предсказать, как изменится реакция мозга на этот образ.
Кстати, репрезентационный дрейф открыли всего года четыре назад. Тогда, другие учёные, из Колумбийского университета в Нью-Йорке, исследовали мышиные реакции на запахи. Каждый аромат провоцировал возбуждение той или иной конкретной группы нейронов. Однако, на удивление учёных, со временем между этими группами начиналась своего рода чехарда. То есть вместо них начинали отдуваться по части узнавания запахов другие «коллективы» мозговых клеток, хотя численность нейронов в возбужденной группе-заместителе оставалась прежней.
Что касается грёз наяву, то их проявления в зрительной коре совпадали с активностью воспроизведения в гиппокампе, части головного мозга, которая участвует в формировании эмоций, в переходе кратковременной памяти в долговременную, а также важна для пространственной памяти, необходимой для навигации. Такая синхронность между зрительными процессами и гиппокампом предполагает связь между этими двумя областями мозга во время грёз наяву.
Исследователи решили, что мечтательность может играть определённую роль в пластичности мозга, помогая ему различать различные образы или переживания. Нгиа Нгуен полагает, что грёзы наяву могут быть важны для способности мозга более специализированно реагировать на разные стимулы в будущем. То есть, вероятно, мозг часто представляет себе что-то несуществующее в данный миг, чтобы быть готовыми к встрече с похожей ситуацией в реальности.
Выводы из исследования согласуются с результатами других экспериментаторов: так называемое спокойное бодрствование после определённых впечатлений улучшает обучение и память. Теперь группа Нгуена и Андерманна намерена и далее изучать перемены в нейронных связях в зрительной коре, когда мозг занят обработкой увиденного.
А также есть планы понять, связана ли мечтательность с похожими процессами. Предварительные данные говорят, что у людей воспоминания о зрительных образах задействуют и зрительную кору, и гиппокамп. На сегодняшний день нейробиологи считают, что время помечтать и спокойно поразмышлять может оказаться не безделицей, а важнейшей функцией для здоровья мозга и обучения.
В заключение Андерманн выразил уверенность, что если бы мы никогда не отвлекались на, казалось бы, случайные мечты, то мозг не получал бы чего-то важного для необходимой ему пластичности.
