Человеческий мозг может организовывать эмоции, используя шестиугольную сетку

Фото из открытых источников

Природа, возможно, и ненавидит пустоту, но обожает гексагональную сетку. Шестиугольная форма — это исключительно эффективный способ зонирования пространства, от цвета морской пены до сотовой структуры.

А теперь ученые обнаружили признаки того, что человеческий мозг использует ту же самую геометрию для организации наших эмоций.

Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), группа нейробиологов обнаружила гексагональную структуру в мозговой активности людей, когда они оценивают эмоциональную информацию, — это говорит о том, что сетчатая система может помочь мозгу сортировать эту информацию.

«Эти результаты свидетельствуют о том, что знания об эмоциях структурированы в человеческом мозге с помощью сетчатой координатной системы», — пишут нейробиологи Юмэн Ма и Филип А. Крагель из Университета Эмори в статье, опубликованной в журнале PLOS Biology.

Мы часто считаем эмоции одной из самых сложных сторон человеческой природы. Они могут быть мимолетными или постоянными, противоречивыми, подавляющими и трудными для понимания даже для того, кто их испытывает.

Однако то, как мы воспринимаем мир, кажется, имеет жизненно важное значение. Эмоции помогают нам оценивать риски, принимать решения, реагировать на меняющиеся обстоятельства и устанавливать связи с другими людьми.

Когда нарушается наша способность испытывать или регулировать эмоции, это может отразиться практически на всех аспектах нашей жизни. Таким образом, чтобы ориентироваться в мире, нам необходимо уметь распознавать эмоции, различать их и понимать, как они связаны друг с другом.

И хотя ученым давно известно, что наше понимание эмоций подчиняется удивительно упорядоченной структуре, то, как именно мозг кодирует эту структуру, оставалось загадкой.

На протяжении десятилетий исследователи описывали эмоции по двум осям. Существует валентность, которая указывает на то, насколько приятна или неприятна эмоция; и возбуждение, которое показывает, насколько она успокаивает или активизирует.

Вместе они образуют аффективную циркумполярную диаграмму — двухмерную карту эмоциональных понятий. Например, удовлетворение и возбуждение могут быть приятными, но одно успокаивает, а другое — значительно меньше. Точно так же гнев и эйфория обладают высокой активирующей способностью, но находятся на противоположных концах оси валентности.

Однако существуют данные других исследований, изучающих, как мозг организует и представляет информацию, например, пространственную информацию об окружающей среде. И это подводит нас к типу нейронов, известных как сетчатые клетки.

Впервые обнаруженные у крыс в 2005 году, сетчатые клетки — это нейроны, которые активируются, когда животное перемещается по определенным местам в окружающей среде.

Но вот действительно любопытная деталь. Если отметить на карте окружающей среды животного все места, где загорается определенная ячейка сетки, они образуют повторяющийся узор из равносторонних треугольников, создавая сетку с шестикратной, или гексагональной, симметрией.

То есть, когда крыса посещает центр или любой из шести углов воображаемого шестиугольника, загорается отдельная клетка, и этот паттерн повторяется в окружающей среде животного.

Различные клетки сетчатки реагируют на различное расположение объектов, в совокупности создавая в мозге систему координат, которая помогает животному отслеживать свое местоположение во время движения.

Однако сетчатое кодирование может не ограничиваться навигацией в физическом пространстве. Предыдущие исследования выявили доказательства того, что мозг использует схожие паттерны нейронной активности для организации абстрактной информации, от визуальных концепций до относительной ценности различных вариантов выбора.

И это породило интригующую возможность. Если эмоции можно организовать на двухмерной карте, может ли мозг использовать ту же самую систему координат для управления ими?

Вот тут-то и начинается самое интересное.

Ма и Крагель исследовали 18 человек, показывая им «эмоционально насыщенные стимулы» — выражения лица, плавно переходящие от одной эмоции к другой, и последовательности эмоционально выразительных фраз, — одновременно делая неинвазивные МРТ-снимки активности их мозга.

Каждый стимул представлял собой переход через аффективное циркумплексное пространство, что позволило исследователям отслеживать активность мозга, когда участники следовали за движением в этом двухмерном эмоциональном «пространстве».

И вот оно.

В области мозга, называемой вентромедиальной префронтальной корой, исследователи обнаружили характерный признак гексагональной сетки, когда участники исследования размышляли об эмоциональных состояниях.

Активность мозга изменялась в зависимости от направления движения по эмоциональной карте, следуя повторяющемуся паттерну шестикратной симметрии – подобно тому, как происходит кодирование в виде сетки, когда мозг ориентируется в физическом пространстве.

Более того, эта закономерность наблюдалась независимо от того, оценивали ли участники выражения лица или письменные фразы, что говорит о том, что мозг кодировал взаимосвязи между эмоциональными понятиями, а не просто реагировал на то, что видели участники.

Исследователи также обнаружили, что активность мозга отражала расстояние между эмоциональными понятиями в аффективном циркумплексе, и что этот сигнал был связан с тем, как участники оценивали изменения в эмоциональной информации.

Однако есть и некоторые ограничения. Исследование было довольно небольшим — 18 человек — это не большая группа, — и потребуются дальнейшие исследования, чтобы понять, как работает эта сетчатая система и играет ли она непосредственную роль в обработке нами эмоциональной информации.

Тем не менее, это очень интригующий результат, предполагающий, что мозг может использовать те же принципы для организации нашего эмоционального мира, что и для ориентации в физическом мире.

«Эти результаты, — пишут исследователи, — позволяют предположить, что структура, выявленная в самоотчетах, может отражать то, как мозг организует знания об эмоциях, используя механизмы, аналогичные тем, которые задействованы в пространственной и концептуальной навигации».