Ученые давно исследуют природу восприятия и реакций мозга. Они установили, что воздействие внешнего стимула на области этого органа, которые его обрабатывают, зависит от состояния нейронов, которое меняется постоянно. Однако понять, как и почему происходят эти изменения, хаотичны ли они или на них влияет множество неизвестных факторов, пока не удавалось.

Группа исследователей из Института когнитивных и нейронаук Макса Планка (MPI CBS) в Германии обнаружила, что чувствительность нейронов меняется, когда информация о внешнем стимуле достигает коры головного мозга. Ученые провели эксперимент, в котором участвовали 33 мужчины. На их предплечья воздействовали небольшими разрядами тока, что вызвало в соматосенсорной коре головного мозга реакцию через 20 миллисекунд. Затем измеряли реакцию мозга.

Наблюдения показали, что некоторые нервные клетки в первичной соматосенсорной коре в ответ становятся более или менее возбудимыми. И только в этот момент определяется, как именно мозг отреагирует на раздражитель. Механизм работы описан в журнале Journal of Neuroscience.

«Нейроны всегда активны, даже если внешнее воздействие на человека отсутствует. Таким образом, система никогда не бывает полностью неподвижной», — объясняет Тилман Стефани, аспирант MPI CBS и первый автор исследования.

Оказывается, изменения возбудимости коры головного мозга не происходят случайно: на ее уровень в конкретный момент влияет то, насколько она была возбудима ранее. Ученые называют это продолжительной временной зависимостью или длительной автокорреляцией.

Авторы предполагают, что на восприятие таже влияет постоянно поступающая информация о состоянии организма: о сердцебиении, пищеварении, дыхании, положении в пространстве, температуре и мыслях. Кроме того, нейроны активны даже в том случае, если нейроны изолированы от любых сигналов. «Динамика внутренних процессов связана с возбудимостью систем и, следовательно, реакцией на стимулы», — говорит Стефани.

По мнению команды, клетки вынуждены постоянно поддерживать баланс между возбуждением и торможением. Более ранние исследования показали, что это важный принцип функционирования мозга. Теперь авторы выяснили, что также управляет нашим восприятием. Скорее всего, он нужен, чтобы справляться с разнообразием информации, постоянно поступающей из окружающей среды.

Пока не известно, зависит ли восприятие от скорости возбуждения нейронов и какое влияние на него оказывают другие факторы. Сейчас это проверяют во втором исследовании. Ученым особенно интересно понять, изменится ли восприятие, если человек сфокусирует внимание на раздражителе или на чем-то ином. «Если вы направите его на что-то другое, первая, сильная реакция мозга может появиться. Однако более высокие мозговые процессы, скорее всего, помешают его сознательному восприятию», — объясняет Стефани.