Совы помогли ученым открыть секрет того, как мозг концентрирует внимание

Несмотря на то что ученые изучают передний мозг животных уже несколько десятилетий, ответ на вопрос, как он выбирает, на что обратить свое внимание, так и не был найден. Группа исследователей во главе с Нагараджом Махаджаном (Nagaraj Mahajan) решила заняться изучением среднего мозга, который значительно старше переднего и присутствует у всех животных — от рыб и млекопитающих до птиц и людей. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports.

«В мире есть миллион вещей, которые одновременно фиксируются нашими глазами, ушами, кожей и другими органами чувств. На что из этого нам важнее всего обратить внимание, чтобы выстроить модель поведения? Все животные принимают эти решения, от которых зависит их жизнь, но не все из них имеют развитый передний мозг. Наша работа дает довольно красивый ответ на то, как мозг решает ключевой компонент этой проблемы», — говорит Шреш Майсор (Shreesh Mysore), соавтор исследования.

Для своей работы ученые выбрали сов: помимо того, что они имеют острое зрение и слух, особенность организации их среднего мозга позволяет относительно легко отслеживать активность интересующих исследователей нейронов. Исследователи измерили активность отдельных нейронов в среднем мозгу 15 сов, и то, что они обнаружили, их озадачило.

Хотя обычно отдельные нейроны кодируют визуальное пространство топографически, в своем эксперименте ученые выяснили, что одиночные нейроны реагируют на несколько вещей, которые иногда находятся очень далеко друг от друга.

В ходе работы Нагарадж Махаджан пришел к выводу, что, если нейроны должны сигнализировать о важнейших раздражителях окружающей среды, независимо от того, откуда поступают визуальные данные, единственный возможный способ для мозга кодировать пространство, сохраняя при этом энергию на метаболизм, — это иметь значительно меньше нейронов, чем самих раздражителей. Причем каждый нейрон кодировал бы сразу несколько различных сигналов. Ученые обнаружили, что мозг совы почти идеально соответствует этим расчетам.

Когда исследователи подсчитали количество нейронов среднего мозга, оказалось, что их было на 40 процентов меньше, а места, в которых закодированы отдельные нейроны, были организованы комбинаторным принципом, очень похожим на принцип судоку.

«Мы думаем, что нейроны среднего мозга могут быть важным ключом к загадке неспособности сосредоточиться на чем-то одном. Наша работа фундаментальна, но эта идея может быть протестирована и на пациентах. Если нам повезет, она позволит найти способ лечения синдрома дефицита внимания», — надеется Майсор.