Как мозг видит будущее: нейронная волна, которая опережает время

Этот парадокс долго не давал покоя нейроученым. И вот психологи Уильям Тернер и Хинце Хогендорн собрали воедино тридцатилетние исследования, чтобы дать нам ответ. Они обобщили всё, что известно о том, как мозг ловко корректирует собственные задержки. Их обзор, громко названный «Нейронные механизмы экстраполяции зрительных движений», раскрывает поразительные детали этой внутренней магии.

Понимание этих механизмов — ключ не только к спортивным рекордам. Это знание о границах наших возможностей за рулем с возрастом или о тех невероятных рефлексах, которые демонстрируют киберспортсмены. Доктор Тернер даже называет их обладателями «самого быстрого времени реакции в мире». Задумайтесь на секунду: насколько сильно наше восприятие реальности отстает от самой реальности, и как мы при этом вообще функционируем?

Суть, как объясняет Тернер, в «прогнозирующей экстраполяции движения». Проще говоря, наш мозг берет известную траекторию объекта и на ее основе делает дерзкое предположение о том, где этот объект находится прямо сейчас, в реальном времени.

Как нейронная волна предсказывает события

«Мы создали инструмент, чтобы понять, как разные части зрительной системы предсказывают положение движущегося объекта, — говорит доктор Тернер. — Эти механизмы позволяют мозгу показывать нам объекты не там, где они были, а там, где они, скорее всего, находятся в данный момент».

И самое удивительное — процесс предсказания запускается уже в сетчатке! Еще до того, как полный сигнал достигнет мозга, наши глаза сами начинают строить прогноз. Сетчатка посылает информацию «наверх», но не ждет ответа. Это наводит на мысль, что способность предугадывать движение буквально встроена в нашу нейронную архитектуру. Мы рождаемся с этой способностью догонять будущее.

Когда объект движется перед глазами, по сетчатке и связанным с ней зонам мозга пробегает волна активности. Ученые сравнивают ее с волной от носа быстро идущей лодки.

Оказалось, что механизм экстраполяции задает этой волне особую асимметричную форму, смещая ее вперед по траектории. В итоге волна «догоняет» объект и начинает отслеживать его в реальном времени. Как это работает? Нейроны, передавая сигнал, усиливают передний фронт волны и ослабляют задний.

«Затухание заднего фронта происходит, когда нейроны получают устойчивый сигнал и как бы “успокаиваются”, — поясняет Тернер. — Это меняет форму волны и фактически “подталкивает” ее вперед».

Выводы этого масштабного обзора открывают дорогу для новых исследований. Как замедляется эта удивительная система с возрастом? И как это влияет на наши критические реакции в повседневной жизни? Ответы на эти вопросы изменят наше представление о старении, безопасности и пределе человеческих возможностей.