Карты мозговой активности опровергают традиционные описания префронтальной коры

Более века карты головного мозга основывались на том, как выглядит мозговая ткань под микроскопом. Эти анатомические карты делят мозг на области в соответствии со структурными вариациями в ткани. Но действительно ли эти деления отражают то, как работает мозг? Новое исследование на мышах из Каролинского института, опубликованное в журнале Nature Neuroscience, предполагает, что это часто не так.

Описывая работу мозга с точки зрения электрической активности его нейронов, исследователи нашли новый способ понять функциональную организацию префронтальной коры — области мозга, отвечающей за планирование, принятие решений и другие сложные когнитивные функции.

«Учитывая, что отклонения в работе префронтальной коры связаны практически со всеми психическими расстройствами, удивительно, как мало известно о том, как на самом деле функционирует эта область», — говорит профессор Мари Карлен из Каролинского института.

Ее исследовательская группа зарегистрировала и проанализировала активность более 24 000 нейронов у бодрствующих мышей и создала первые карты активности префронтальной коры. Карты спонтанной и когнитивной активности нейронов не совпадали с традиционными картами, основанными на анализе тканей.

«Наши результаты ставят под сомнение традиционный способ определения областей мозга и имеют важное значение для понимания организации мозга в целом», — говорит Карлен.

Исследователи обнаружили, что паттерны активности нейронов отражают иерархию потока информации в мозге, а не структуру ткани. Нейроны с медленной, регулярной активностью оказались характерными для префронтальной коры, которая находится на вершине этой иерархии. Тот же паттерн активности также отмечал области на вершине собственной внутренней иерархии префронтальной коры. Считается, что медленная, регулярная активность характеризует интеграцию потоков информации — процесс, имеющий центральное значение для когнитивных функций, таких как планирование и рассуждение.

Карлен и ее коллеги обнаружили, что нейроны, участвующие в принятии решений, сконцентрированы в областях, расположенных высоко в префронтальной коре головного мозга. Удивительно, но для этих нейронов характерна очень высокая скорость активности.

«Это говорит о том, что когнитивные процессы основаны на локальном взаимодействии между нейронами, чьи паттерны активности дополняют друг друга. Некоторые нейроны, по-видимому, специализируются на интеграции информационных потоков, в то время как другие обладают высокой спонтанной активностью, которая поддерживает быстрое и гибкое кодирование информации, например, информации, необходимой для принятия конкретного решения», — говорит Карлен.