Ученые обнаружили «переключатель фокусировки» в мозге, контролирующий внимание

Фото из открытых источников

Способность к концентрации внимания не является уникальной для человека или даже для приматов. Птицы, рептилии и даже рыбы способны направлять свое внимание на узкую цель, отфильтровывая отвлекающие факторы по периферии. Эта способность существует по меньшей мере сотни миллионов лет, и тем не менее до сих пор неясно, какие именно части мозга её обеспечивают.

В новом исследовании на мышах, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые из Университета Джонса Хопкинса утверждают, что обнаружили группу эволюционно древних нейронов, которые играют «удивительно важную» роль в избирательном пространственном внимании. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Учитывая нашу общую эволюционную историю с мышами, существует вероятность того, что подобные нейроны существуют и в человеческом мозге. Хотя мыши, как и люди, относятся к млекопитающим, между их мозгом и нашим существует множество различий. То, что что-то работает определенным образом у мышей, не означает, что это будет работать так же у людей.

Однако этические комитеты разрешают эксперименты на мышах, которые никогда не прошли бы проверку на людях, а это значит, что мыши часто являются одним из лучших способов изучения человеческого мозга.

В данном случае ученые считают, что их открытия могут найти применение в понимании и лечении проблем, связанных с вниманием, таких как синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

«Животные обладают замечательной способностью выбирать и обрабатывать в первую очередь стимул с наивысшим приоритетом в пространстве, игнорируя при этом отвлекающие стимулы с более низким приоритетом», — объясняют авторы.

Эта способность называется избирательным пространственным вниманием, и она очень важна во всех аспектах жизни животных: поиске пищи, уходе за потомством, борьбе с соперниками и сопротивлении желанию листать ленту Instagram, когда пытаешься сосредоточиться на чтении захватывающих новых научных исследований.

Избирательное пространственное внимание нарушается при ряде заболеваний, поражающих человека, например, при СДВГ и шизофрении.

«Отличительной чертой СДВГ является то, что даже незначительные отвлекающие факторы отвлекают внимание — и именно это мы наблюдаем здесь, когда эти нейроны подавляются», — говорит нейробиолог из Университета Джонса Хопкинса Шриш Майсор, рассказывая об исследовании своей команды на мышах. «Но уже на следующий день, когда нейроны снова активируются, то же самое животное может игнорировать отвлекающие факторы, даже очень сильные».

Рассматриваемые тормозные нейроны являются частью парабигеминолатерального тегментального тормозного комплекса, или PLTi.

Эти нейроны используют ГАМК, ингибирующий химический мессенджер в центральной нервной системе (нарушение работы которого, кстати, было выявлено при СДВГ).

Они играют роль в модуляции верхнего холмика, основного компонента среднего мозга млекопитающих, области, участвующей в координации зрительных и других сигналов для создания пространственной карты окружающего мира и направления на него нашего внимания.

Расположенные в стволе головного мозга, эти нейроны образуют сеть, которая в значительной степени консервативна у птиц, рыб и млекопитающих.

«Когда мы деактивируем эти нейроны, мыши становятся крайне отвлекаемыми», — объясняет Нинад Котари.

В задании, предназначенном для проверки их внимания, мыши должны были сосредоточиться на изображениях на сенсорном экране перед собой. Они получали вознаграждение, касаясь экрана носом, игнорируя при этом отвлекающие элементы, появлявшиеся в других местах экрана.

Мыши с неповрежденным PLTi без труда использовали это задание в своих интересах.

Но когда исследователи ввели в мозг мышей вирус, предназначенный для временного отключения PLTi, те серьезно потеряли концентрацию внимания.

«Единственное, что было нарушено, — это их способность обрабатывать конкурирующую информацию, сравнивать ее и сосредотачиваться на том участке, где содержится наиболее важная информация», — говорит Майсор. «Эта часть мозга подобна механизму избирательного внимания. Она помогает решить вопрос: „На какую самую важную информацию мне следует обратить внимание прямо сейчас?“»

Доминирующей точкой зрения было то, что избирательное пространственное внимание контролируется более современной областью мозга, общей для человека и других приматов. Но данное исследование предполагает, что ключевую роль может играть гораздо более древняя область.

«Все имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что эти нейроны существуют и у людей», — говорит Майсор.

Конечно, потребуется гораздо больше исследований, чтобы подтвердить, работают ли эти нейроны таким же образом у людей. Но это открытие может в какой-то мере помочь понять, что формирует наши сильные стороны — и трудности — в направлении внимания.