Каждая часть тела имеет свою собственную область нервных клеток в головном мозге, поэтому у нас в голове есть карта нашего тела. Функциональное значение этих карт в значительной степени неясно. Нейробиологи Рурского университета в Бохуме (Германия) теперь демонстрируют, какие эффекты они могут иметь, путем измерения времени реакции в сочетании с обучающими экспериментами и экспериментами "вычислительное моделирование." Они смогли продемонстрировать, что тормозящие влияния соседних "нервные клетки пальцев" повлиять на время реакции пальца.
Пальцы снаружи ?? я.е. большой палец и мизинец – поэтому реагируют быстрее, чем средний палец, который подвергается воздействию "перекрестный огонь" двух соседей по бокам. За счет целевого обучения этот недостаток скорости можно компенсировать. Рабочая группа под руководством П.Д. Отчет Хьюберта Динсе (Лаборатория нейропластичности Института нейроральных вычислений) в текущем выпуске PNAS.
Исследователи поставили перед испытуемыми простую задачу по измерению скорости принятия решения: они показали им изображение на мониторе, на котором были представлены все десять пальцев. Если был отмечен один из пальцев, испытуемые должны были нажимать соответствующую клавишу этим пальцем как можно быстрее. Большой и мизинец были самыми быстрыми. Средний палец поднял тыл. "Вы можете подумать, что это имеет анатомические причины или зависит от упражнения" сказал доктор Динс, "но мы смогли исключить это с помощью дальнейших тестов. В принципе, каждый палец способен реагировать одинаково быстро. Только в задаче выбора средний палец оказывается в явном невыгодном положении."
Чтобы объяснить свои наблюдения, исследователи использовали компьютерное моделирование, основанное на так называемой модели среднего поля. Он особенно подходит для моделирования больших нейронных сетей в головном мозге. Для этих симуляций каждый отдельный палец представлен группой нервных клеток, которые расположены в виде топографической карты пальцев, основанной на реальных условиях в соматосенсорной коре головного мозга. "Соседние пальцы находятся рядом в мозгу, и, следовательно, также в моделировании", объяснил доктор. Динсе. Связь нервных клеток между собой организована таким образом, что нервные клетки взаимодействуют посредством взаимного возбуждения и торможения.
Компьютерное моделирование показало, что более длительное время реакции среднего пальца в задаче с множественным выбором является следствием того факта, что средний палец находится в пределах диапазона подавления двух соседних пальцев. С другой стороны, большой палец и мизинец получают подавляющий эффект сопоставимой силы только от одного соседнего пальца. "Другими словами, высокий уровень торможения, воспринимаемый нервными клетками средних пальцев, означает, что для накопления возбуждения требуется больше времени ?? поэтому они реагируют медленнее" сказал доктор. Динсе.
По результатам компьютерного моделирования можно сделать вывод, что более слабое торможение со стороны соседних пальцев сокращает время реакции среднего пальца. Это потребовало бы так называемого пластического изменения в мозге ?? специальность лаборатории нейронной пластичности, которая изучает разработку протоколов обучения, которые вызывают такие изменения в течение многих лет. Одним из таких протоколов является повторная стимуляция определенных групп нервных клеток, который лаборатория уже использовала во многих экспериментах. "Если, например, вы стимулируете один палец электрически или посредством вибрации в течение двух-трех часов, то его представление в мозгу изменяется" объяснил доктор. Динсе. Результат – улучшение осязания и ощутимое снижение тормозных процессов в этой области мозга. Это также приводит к увеличению изображения стимулированного пальца.
Затем исследователи из Бохума провели второй эксперимент, в котором средний палец правой руки подвергался такой стимуляции. Результатом стало значительное сокращение времени реакции этого пальца в задаче выбора. "Этот вывод подтверждает наш прогноз" Доктор. Динсе подвел итоги. Таким образом, исследователи Бохума впервые установили прямую связь между так называемыми латеральными тормозными процессами и процессами принятия решений. Они показали, что процессы обучения, которые изменяют корковые карты, могут иметь далеко идущие последствия не только для простых задач распознавания, но и для процессов принятия решений, которые ранее относились к так называемым "выше" корковые области.