Представьте себе: вечеринка в самом разгаре. Музыка гремит, десятки людей о чём-то оживлённо болтают, звенят бокалы. А вы? А вы спокойно беседуете с другом и прекрасно его слышите, словно весь остальной мир — просто фоновый шум. Это ж магия, не иначе. Но нет. Это работа нашего мозга.
«В такой вот шумной обстановке, где полно голосов и всяких звуков, мозг умудряется выцепить и сфокусироваться на одном-единственном голосе. Объективно остальные звуки тише не стали, но мы их воспринимаем… ну, скажем так, менее отчётливо», — объясняет на пальцах Эрик Дребитц (Eric Drebitz), научный сотрудник из Бременского университета (University of Bremen).
Мозг, этот хитрец, просто концентрирует свои ресурсы на том, что ему сейчас позарез нужно — в нашем случае, на голосе собеседника. Все остальные сигналы он, конечно, получает, но обрабатывает, так сказать, по остаточному принципу. И вот до недавнего времени было совершенно неясно, как именно работает этот механизм отбора, критически важный для выживания.
«Вы переходите дорогу, и тут сбоку внезапно вылетает машина. Мозг мгновенно переключает всё своё внимание на этот единственный зрительный сигнал — на движение автомобиля», — продолжает Дребитц (Drebitz). — «Всякая ерунда вроде вывесок, других пешеходов или рекламных щитов тут же уходит на второй план. Почему? Потому что она отвлекает и замедляет реакцию. Только благодаря такому жёсткому отбору мы и способны вовремя отскочить в сторону».
Когда мозг открывает «окно» для информации
Команда нейробиологов под руководством Андреаса Крайтера (Andreas Kreiter) и Эрика Дребитца (Eric Drebitz), кажется, впервые смогла не просто предположить, а каузально — то есть причинно-следственно — доказать, как именно мозг передаёт и обрабатывает важную для него информацию. Их работа, кстати, опубликована в Nature Communications.
Так в чём же соль?
«Будет ли сигнал обработан дальше или нет, критически зависит от одного — попадёт ли он в правильный момент», — говорит Дребитц (Drebitz). — «В короткую фазу, когда нейроны максимально восприимчивы».
Оказывается, нервные клетки не пашут без остановки. Они работают в бешеных циклах. Несколько миллисекунд они суперактивны и готовы впитывать информацию, а затем — короткое «окошко» пониженной активности. Весь этот цикл повторяется каждые 10–20 миллисекунд. И только если сигнал прилетел прямо перед пиком активности, он мог хоть как-то повлиять на поведение нейронов. Вот так.
Эта временная координация — и есть тот самый фундаментальный механизм. Внимание просто использует этот феномен, подстраивая «расписание» нейронов так, чтобы нужные сигналы влетали точно в это временное окно. А всё остальное — извините, опоздали.
Эксперимент на макаках: как учёные «взломали» восприятие
Чтобы доказать, что это не просто красивые теории, а реальный механизм нашего мозга, учёные провели исследование на макаках-резусах. Их мозг, в плане организации коры, пугающе похож на человеческий.
Животным дали простенькую визуальную задачку на экране. В это же время исследователи генерировали очень слабые электрические импульсы в раннем отделе зрительного пути (область V2). Эти искусственные сигналы не имели к задаче никакого отношения — они были просто тестовыми раздражителями. Затем команда анализировала, как эти сигналы влияли на следующий отдел обработки информации (область V4).
«И что вы думаете? Искусственно вызванные сигналы влияли на активность нейронов в V4 только в одном случае: когда они приходили в ту самую короткую фазу повышенной восприимчивости. Если тот же сигнал приходил чуть раньше или чуть позже — эффекта ноль», — делится результатами Дребитц (Drebitz).
Но и это ещё не всё. Если сигнал попадал в это чувствительное «окошко», он менял не только активность клеток, но и поведение животных. Обезьяны начинали реагировать медленнее и чаще ошибаться. Из этого можно сделать только один вывод: тестовый сигнал, который не нёс никакой полезной информации, вдруг становился частью обработки и, по сути, мешал выполнять основную задачу. Просто потому, что пришёл вовремя.
Зачем всё это нужно? От Альцгеймера до искусственного интеллекта
Так что же нам с этого всего? Ну, во-первых, это не просто фундаментальная наука.
«Эти результаты — основа для создания куда более точных моделей работы мозга. Они показывают, как информация отбирается и получает приоритет ещё до того, как мы что-то осознаем, чему-то научимся или как-то отреагируем», — считает Дребитц (Drebitz).
Но знания эти важны и для медицины, ведь такие заболевания, как болезнь Альцгеймера и СДВГ, напрямую связаны с проблемами в избирательной обработке и хранении важной информации. А ещё для новых технологий — например, для нейрокомпьютерных интерфейсов, которые общаются с мозгом напрямую.
Чтобы такие системы работали как часы, они должны подавать информацию в строго выверенные интервалы и правильно считывать нейронные паттерны. Да и разработка искусственного интеллекта (ИИ) тоже может извлечь из этого пользу — эти принципы могут стать образцом для создания по-настоящему гибких и эффективных систем обработки данных.
Похоже, мы только-только начинаем понимать, на каком языке на самом деле говорит наш мозг. И язык этот — язык ритма.
Литература
Eric Drebitz et al, Gamma-band synchronization between neurons in the visual cortex is causal for effective information processing and behavior, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-62732-8
