Частота мозговых ритмов растёт от нижних нейронов коры к верхним – не только у человека, но и у других зверей.

Электрические волны мозга, или электрические ритмы мозга, показывают нам суммарную активность большого числа нейронов. Задач у мозга много, и ими занимаются разные отделы, разные участки и разные группы клеток. Когда какое-то количество нейронов уходят в одну задачу, они начинают работать схожим образом, то есть импульсы, которые они генерируют, сближаются по характеристикам, и результаты их совместной активности мы видим как альфа-ритм, или бета-ритм, или ещё какой-нибудь ритм.

Иллюстрация: TheDigitalArtist / Pixabay.com

Соответствие между определёнными ритмами и определёнными задачами заметили давно, но о задачах можно говорить в широком смысле, а можно в узком, то есть более детализировано. По мере развития нейробиологических методов связь между ритмами мозга и когнитивными процессами стала прорисовываться более тщательно. Например, про высокочастотный гамма-ритм сейчас говорят, что он связан с кодированием сенсорной информации, а низкочастотный бета-ритм указывает на манипуляции с рабочей памятью.

Кроме того, какое-то время назад сотрудники Массачусетского технологического института заметили, что частота электрических ритмов зависит от того, из какого слоя коры они исходят. В коре полушарий шесть нейронных слоёв, и нейроны нижних слоёв относятся  к низкочастотным волнам, а нейроны верхних – к высокочастотным волнам. Шесть слоёв коры – это не сугубо человеческая черта, это особенность мозга всех млекопитающих, или зверей. В новой статье Nature Neuroscience исследователи из Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Университета Вандербильта описывают послойную волновую активность нейронов, измеренную в четырнадцати участках коры у людей, мармозеток, макак и мышей. Для таких измерений электроды нужно вводить прямо в мозг, так что от людей в экспериментах участвовали пациенты, которым нужно было по медицинским показаниям проделать операцию на мозге. Особенность метода – то есть особенность алгоритмов, анализирующих активность нейронов – состояла в том, что здесь было неважно, чем мозг занимается, и на то, чтобы записать работу нейронов, хватало 5–10 секунд.

Во всех четырнадцати участках коры было видно, что верхние слои генерируют высокочастотные ритмы, а нижние слои генерируют низкочастотные ритмы. Эта закономерность очень хорошо видна у людей, макак и мармозеток (то есть у приматов), и несколько хуже она видна у мышей. Важно подчеркнуть, что «верхнее-нижнее» различие в частотах прослеживалось во всех зонах коры, чем бы они ни занимались. Высокочастотные ритмы связаны с обработкой сенсорной информации, но ведь такая информация нужна не только тем зонам мозга, которые непосредственно работают с рецепторами. Видимо, даже если зона занята какими-то абстракциями, она всё равно требует информацию о внешнем мире и о внутреннем состоянии тела.

Новые данные говорят о том, что частотные особенности нейронных слоёв – общее свойство мозга зверей вообще, а значит, его можно изучать не только на человеческом мозге. Известно, что при разных психоневрологических патологиях начинают доминировать те или иные ритмы: высокочастотные усиливаются при синдроме дефицита внимания и гиперактивности, низкочастотные – при шизофрении. Может быть, частотные закономерности помогут лучше понять, как и почему возникают подобные расстройства.