Сознание формируется через волновую самоорганизацию коры головного мозга

По оценке Эрла Миллера из Массачусетского технологического института, мысли и осознанность могут возникать не благодаря отдельным нейронам, а как результат волновых паттернов, самопроизвольно складывающихся в коре. Более тридцати лет он собирал данные о механизмах мышления и теперь на ежегодной встрече Society for Neuroscience представит обобщающую модель, о которой сообщает Picower Institute for Learning and Memory. По его версии, мозг проводит аналоговые вычисления с помощью распространяющихся колебаний — и именно это обеспечивает базу когнитивных процессов.




Миллер настаивает, что кору нельзя рассматривать как совокупность неизменных модулей: миллионы нейронов постоянно взаимодействуют, их электрическая активность образует согласованные волны, которые прокладывают пути для информационных потоков по мозгу. В этой картине ключевую роль играют непрерывные сигналы: в отличие от цифровой логики «0» и «1», аналоговые колебания способны передавать гораздо более богатую информацию за счет наложения ритмов и сдвигов их фаз.

Исследования лаборатории показывают, что именно такие фазовые отношения определяют, какая информация выйдет в поле сознания, а какая останется фоновым фрагментом. Медленные ритмы — условно обозначаемые как бета‑ и альфа‑диапазоны (примерно 15–35 Гц) — несут сверху вниз управляющие установки и цели, тогда как высокочастотные гамма‑колебания (около 35–60 Гц) кодируют приходящие сенсорные потоки. При этом сильные низкочастотные ритмы способны подавлять или усиливать гамма‑активность, навязывая свои «правила» и позволяя, например, извлечь нужный фрагмент из рабочей памяти (как при вспоминании меню ресторана).

Ряд ключевых открытий Миллера включает наблюдение 2020 года о постепенном увеличении доминирующей частоты от затылочных к лобным областям. Дальнейшее развитие идеи — так называемая теория «пространственных вычислений», предложенная в 2023 году, — предполагает, что мозг формирует функциональные сети, буквально накладывая медленные волны на быстрые в тех участках коры, где требуется конкретная обработка.

Чтобы проверить связь колебаний с самим феноменом сознания, исследователи сравнивают динамику ритмов при общей анестезии. В совместной работе с Эмери Брауном Миллер показал: под наркозом нарушается равновесие между бета‑ и гамма‑волнами, нарушается их взаимодействие между сенсорными и ассоциативными зонами и теряется согласованность фаз — в результате мозг лишается механизма для выполнения аналоговых вычислений. Разные анестетики «рассинхронизируют» кору по‑своему, но общий итог одинаков — утрата способности интегрировать данные в единое переживание.

По мнению Миллера, основная роль сознания — планирование действий и отмена неверных решений; в остальное время оно скорее наблюдает за работой мозга.

Источник: www.gazeta.press