Когда мозг находится под нагрузкой, определенные нейронные сигналы начинают двигаться синхронно — подобно хорошо отрепетированному оркестру. Новое исследование Университета Иоганна Гутенберга в Майнце впервые показывает, насколько гибко эта нейронная синхронность адаптируется к различным ситуациям и что эта динамическая координация тесно связана с когнитивными способностями. “У людей с более высокими когнитивными способностями определенные сигналы в средней лобной области мозга лучше синхронизированы, особенно во время сложных фаз мышления”, - говорит профессор Анна-Лена Шуберт из Института психологии УИГ, ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Journal of Experimental Psychology: General.
Исследователи сосредоточили свое внимание на средней лобной области мозга и измеримой координации так называемых тета-волн. Эти мозговые волны колеблются с частотой от четырех до восьми герц и относятся к группе более медленных нейронных частот.
Они, как правило, появляются, когда мозг подвергается особой нагрузке, например, во время сосредоточенного мышления или когда нам нужно сознательно контролировать свое поведение”.
148 участников исследования в возрасте от 18 до 60 лет сначала прошли тесты на оценку памяти и интеллекта, а затем их мозговая активность была зарегистрирована с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Этот метод измеряет крошечные электрические сигналы в мозге с помощью электродов, размещенных на коже головы, и является хорошо зарекомендовавшей себя техникой для получения точной информации о когнитивных процессах. Во время записи ЭЭГ участники выполняли три сложных умственных задания, предназначенных для оценки когнитивного контроля.
Исследователи были заинтересованы в способности участников гибко переключаться между меняющимися правилами, что является важным аспектом интеллектуальной обработки информации. Например, участники должны были нажать кнопку, чтобы решить, является ли число четным или нечетным, а через несколько секунд — больше или меньше пяти. Каждое изменение правил требовало быстрой перестройки умственных стратегий — процесс, который позволил исследователям внимательно наблюдать за тем, как сети мозга координируются в режиме реального времени.
В результате люди с более высокими когнитивными способностями демонстрировали особенно сильную синхронизацию тета-волн в критические моменты, особенно при принятии решений. Их мозг лучше сохранял целенаправленное мышление в самые важные моменты. “Люди с более сильной тета-связью в средней части лобной доли часто лучше сохраняют концентрацию и отключаются от отвлекающих факторов, будь то звонок телефона во время работы или попытка читать книгу в оживленном вокзале”.
Профессор Анна-Лена Шуберт была особенно удивлена тем, насколько тесно эта координация ритмов мозга связана с когнитивными способностями. “Мы не ожидали, что эта связь будет настолько явной”. Наиболее важным было не непрерывное синхронизирование, а способность мозга гибко и контекстуально адаптировать свой ритм — как оркестр, который следует за опытным дирижером. Средняя лобная область часто задает тон в этой координации, но работает в согласии с другими областями мозга. Эта средняя лобная тета-связь, по-видимому, особенно важна во время принятия решений, но не во время подготовительной ментальной адаптации к новым правилам задачи.
Предыдущие исследования когнитивных способностей с помощью ЭЭГ в основном изучали активность в изолированных областях мозга. В отличие от них, в данном исследовании был использован подход на уровне сети, при котором изучалось взаимодействие различных областей при выполнении нескольких задач с целью выявления стабильных, всеобъемлющих закономерностей. Результаты показывают, что индивидуальные различия в когнитивных способностях связаны с динамическим поведением сети мозга.
“Потенциальные применения, такие как инструменты обучения на основе мозга или диагностика, еще далеки от реализации, но наше исследование закладывает важную основу для понимания того, как интеллект функционирует на нейронном уровне”. В последующем исследовании, для которого в настоящее время ищутся участники в возрасте 40 лет и старше из региона Рейн-Майн, будет изучено, какие биологические и когнитивные факторы дополнительно поддерживают такую эффективную координацию мозга, а также роль дополнительных когнитивных способностей, таких как скорость обработки информации и рабочая память.
Университет Иоганна Гутенберга в Майнце. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
