Текст уведомления здесь

Категории мышления связаны с ритмами разных областей мозга

Ученые из Массачусетского технологического института (США) показали, на основании чего работает категориальное мышление. В зависимости от степени подобия сравниваемых образов включаются разные ритмы мозга и разные участки коры.
Добавить в закладки
Комментарии

Способность человека и высших животных к категориальному мышлению значительно оптимизирует работу мозга. Некоторые вещи проявляют явное сходство и образуют категорию низкого уровня абстракции по отношению к видимым образам — к примеру, кошки. Другие попадают в одну группу на основании более абстрактных критериев. Так, к категории «животные» можно отнести и кошку, и слона.

Ранее было известно, что ключевую роль в процессе категоризации играют нейроны передней части лобных долей головного мозга, так называемой префронтальной коры. Именно в этой части мозга ученые выбрали две области, в которых снимали показания электроэнцефалограммы у макак, участвующих в эксперименте, причем особое внимание уделялось динамике ритмов мозга.

Было известно, что различающиеся по частоте β-ритм (бета-ритм) и γ-ритм (гамма-ритм) связаны с сигнальными путями двух противоположных направлений. Путь, называющийся «снизу вверх», связан с получением сенсорных сигналов и сопровождается устойчивым γ-ритмом. Другой сигнальный путь — «сверху вниз» — предполагает формирование представлений об окружающей среде через призму ранее усвоенных правил и поддерживается β-ритмом. Ученые предположили, что эти сигнальные пути связаны с формированием категорий низкого и высокого уровня абстракции.

Макакам была предложена игра: сначала на экране перед ними появлялся образ из семи белых кружков на черном фоне — прототип. После этого появлялась следующая картинка — два образа рядом друг с другом: один образ был немного измененным прототипом, а второй относился к другой категории. Обезьянка должна была зафиксировать взгляд на измененном прототипе и получала за это сок. На экране начиналась следующая серия образов. В случае неудачи сеанс повторялся.

Исследователи установили, что в распознавании образов, которые в разной степени отличаются от прототипа, по-разному участвуют выбранные области мозга, а также в это вовлечены разные ритмы. Чем сильнее образ был похож на прототип, тем меньшую степень абстракции несла в себе категория, к которой его относила подопытная макака.

Результаты эксперимента показали, что в этом случае нейрофизиологические процессы усиливались в одной из выбранных областей, где проявлялся устойчивый γ-ритм. Эта область анатомически тесно связана с височными долями головного мозга, которые обслуживают сигнальный путь «снизу вверх», а восприятие предмета в таком случае определяется поиском ответа на вопрос «что?»

Активность второй области отмечалась во время распознавания образов, сильно отличающихся от прототипического, и сопровождалась β-ритмом. Анатомически эта область связана с теменной долей головного мозга и поддерживает процессы создания представлений о сложных отношениях между объектами, как бы отвечая на вопросы «где? как?» Через эту область проходит сигнальный путь «сверху вниз».

Модель категориального мышления, в основе которой лежат разные ритмы и две анатомически разделенные области мозга, включающиеся в процесс на разных уровнях абстракции, принесет пользу в медицине. Известно, что у людей, страдающих аутизмом, снижена способность к категоризации, а у пациентов с диагнозом «шизофрения» нарушены сигнальные пути «сверху вниз» и «снизу вверх».

Исследование опубликовано в журнале Neuron.

Ранее ученые выяснили, что специфическое соотношение нейромедиаторов в мозге, возможно, помогло человеку стать успешным с точки зрения эволюции.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Удаление «состарившихся» клеток защитило мышей от болезни Паркинсона

Американские исследователи выяснили, что системное удаление клеток нервной ткани, утративших потенциал к делению, сдерживает развитие болезни Паркинсона у лабораторных животных.
Добавить в закладки
Комментарии

Под старением на клеточном уровне ученые подразумевают утрату клетками способности к делению. Накапливаясь в организме, состарившиеся клетки начинают выделять вредные факторы, что приводит к повреждению тканей и хроническому воспалению. В новой работе ученые сфокусировали внимание на стареющих астроцитах — клетках нервной системы, которые несут в основном «вспомогательные» функции в нервной ткани и ранее мало изучались в контексте развития болезни Паркинсона. Тем не менее постмортальные исследования показали, что у больных в тканях накапливается больше состарившихся астроцитов.

В своих экспериментах исследователи изучали спорадическую — не связанную с генетикой и возникающую случайно — модель заболевания у мышей. Старение клеток активировали при помощи параквата — токсичного гербицида, для которого ранее была показана связь с проявлением болезни Паркинсона у фермеров. Эксперименты с клеточными культурами человеческих астроцитов подтвердили, что воздействие гербицида «состаривает» клетки.

Чтобы селективно воздействовать на состаренные клетки, исследователи использовали генетически модифицированных мышей. В их геном встроена последовательность генов, которая «включается» только у стареющих клеток. Если затем их обработать ганцикловиром, это вызовет апоптоз — клеточную смерть. Эффективность этой системы «очистки» ученые оценивают в 70—80%. Эксперименты на мышах показали, что после ганцикловира животные, у которых индуцировали болезнь Паркинсона при помощи параквата, проявляли меньше симптомов нейродегенерации.

Главным достоинством своей работы ученые считают тот факт, что им удалось предотвратить развитие заболевания не в генетической, а в спорадической модели болезни Паркинсона, поскольку на нее приходится 95% случаев. [ ... ]

Читать полностью

Человеческий успех в размножении объяснили нейрохимией мозга

Американские антропологи сравнили концентрации четырех нейромедиаторов в полосатом теле мозга у людей и обезьян и выяснили, что, возможно, именно специфический баланс между этими веществами дал нашим предкам эволюционное преимущество.
Добавить в закладки
Комментарии

Полосатое тело (стриатум) — одна из зон мозга, которая влияет на наше социальное поведение. У приматов стриатум разделен на дорсальную («заднюю») и вентральную («переднюю») части, причем каждая из них отвечает за разные типы реакций. Так, дорсальная часть полосатого тела отвечает за действия в соответствии с внутренней мотивацией, а вентральная более чувствительна к внешним и социальным стимулам, что обеспечивает поведенческую гибкость. Эксперименты на животных показывают, что соотношение активности двух частей полосатого ядра влияет на личностные характеристики.

Авторы новой работы предположили, что разная активность полосатого ядра стала одной из причин индивидуального репродуктивного успеха наших предков и, как следствие, общего демографического успеха вида по сравнению с другими приматами.

Чтобы проверить свою гипотезу, антропологи измерили в полосатом теле приматов уровень четырех нейромедиаторов, для которых ранее была показана связь с социальным поведением: ацетилхолина, дофамина, серотонина и нейропептида Y, который участвует в регуляции пищевого и сексуального поведения. Помимо человека в экспериментальную выборку вошли шимпанзе, гориллы, бабуины, макаки и капуцины.

Анализ уровней нейромедиаторов в разных отделах стриатума показал, что у людей и больших человекообразных обезьян в среднем выше уровень серотонина и нейропептида Y. В то же время у людей уровень дофамина в полосатом ядре был выше, а ацетилхолина — ниже, чем у горилл и шимпанзе. [ ... ]

Читать полностью

В основе речи лежат общие для человека и животных древние функции мозга

Ученые из США и Австралии показали, что освоение языка и детьми, и взрослыми связано с функциями мозга, которые выполняют более общие задачи обучения и появились намного раньше способности человека говорить.
Добавить в закладки
Комментарии

Насчет механизмов, лежащих в основе человеческой речи, есть две противоположные гипотезы: об однозначной уникальности когнитивных систем, обеспечивающих человеческую речь, или, напротив, о функционировании языка на основе механизмов, общих для всех животных. В данном исследовании подтверждается, что язык человека функционирует благодаря древним механизмам когнитивной активности — тем, которые, например, помогают подопытным крысам ориентироваться в лабиринте.

Ученые разработали модель, в которой два вида памяти были соотнесены с разными аспектами освоения языка. Было известно, что благодаря декларативной памяти человек запоминает факты и единицы информации, поэтому в модели она сопоставлена с заучиванием и использованием лексики. Процедурная, или имплицитная память отвечает за освоение автоматических неосознанных навыков, правил и последовательностей, поэтому ученые предположили, что она будет ответственна за освоение грамматики.

Для проверки модели на экспериментальных данных выбрали результаты 16 научных работ, в которых языковые навыки сравнивались с эффективностью обучения на основании механизмов в декларативной и процедурной памяти. Материал включал в себя исследования, касающиеся разных аспектов разных языков, а среди 665 испытуемых были люди разных возрастов и разного уровня владения языком. Всего ученые проанализировали 56 корреляций между языковыми факторами и системами памяти.

Результаты показывают, что для детей есть прямая корреляция между лексическими навыками и возможностями к обучению в декларативной памяти, но не с процедурной памятью. Освоение грамматики у них было связано с активностью процедурной памяти и меньше — с декларативной. Другими словами, дети, осваивая родной язык, выучивают грамматику неосознанно, а новые слова для них являются событиями в жизни. [ ... ]

Читать полностью