Как наш мозг отслеживает, куда идем мы и где другие люди

Результаты, опубликованные 23 декабря в журнале Nature, показывают, что наш мозг генерирует общий код, чтобы отмечать, где находятся другие люди по отношению к нам.

Как наш мозг отслеживает, куда идем мы и где другие люди

«Мы изучили, как наш мозг реагирует, когда мы перемещаемся в физическом пространстве — сначала в одиночку, а затем с другими», — сказала старший автор Нантия Сутана, заведующая кафедрой нейрохирургии Рут и Раймонд Стоттер и доцент кафедры нейрохирургии и психиатрии в школе Дэвида Геффена доктора медицины в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Института неврологии и поведения человека Джейн и Терри Семел.

«Наши результаты подразумевают, что наш мозг создает универсальную сигнатуру, чтобы поставить себя на место другого», — добавил Сутана, чья лаборатория изучает, как мозг формирует и вспоминает воспоминания.

Сутана и ее коллеги наблюдали за пациентами, страдающими эпилепсией, чей мозг ранее хирургическим путем имплантировали электродами для контроля припадков. Электроды находились в медиальной височной доле, мозговом центре, связанном с памятью и предположительно регулирующем навигацию, как в устройстве GPS.

«Более ранние исследования показали, что низкочастотные мозговые волны нейронов в медиальной височной доле помогают грызунам отслеживать, где они находятся, когда они перемещаются в новое место», — сказал первый автор Маттиас Стангл, научный сотрудник лаборатории Сутаны. «Мы хотели исследовать эту идею на людях — и проверить, могут ли они также контролировать других, находящихся рядом с ними, — но нам мешали существующие технологии».

Используя награду в размере 3,3 миллиона долларов от Инициативы BRAIN Национального института здравоохранения, лаборатория Сутханы изобрела специальный рюкзак, содержащий компьютер, который по беспроводной связи подключается к электродам мозга. Это позволило ей изучить объекты исследования, когда они свободно передвигались, вместо того, чтобы лежать неподвижно в сканере мозга или подключаться к записывающему устройству.

В этом эксперименте каждый пациент носил рюкзак, и ему было предложено исследовать пустую комнату, найти скрытое место и запомнить его для будущих поисков. Пока они шли, рюкзак записывал их мозговые волны, движения глаз и пути по комнате в режиме реального времени.

Когда участники обыскивали комнату, их мозговые волны текли по определенной схеме, предполагая, что мозг каждого человека обозначил стены и другие границы. Интересно, что мозговые волны пациентов также текли аналогичным образом, когда они сидели в углу комнаты и наблюдали, как кто-то другой приближается к скрытому месту.

Открытие предполагает, что наш мозг вырабатывает один и тот же шаблон для отслеживания того, где мы и другие люди находимся в общей среде.

«Повседневная деятельность требует от нас постоянно перемещаться среди других людей в одном и том же месте», — сказал Сутана, который также является доцентом кафедры психологии в Колледже литературы и науки Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и биоинженерии в инженерной школе Генри Самуэли. «Подумайте о выборе самой короткой линии безопасности в аэропорту, поиске места на переполненной стоянке или избегании столкновения с кем-нибудь на танцполе».

В ходе вторичного исследования команда UCLA обнаружила, что то, на что мы обращаем внимание, может влиять на то, как наш мозг определяет местоположение. Например, мозговые волны пациентов текли сильнее, когда они искали скрытое место или были свидетелями приближения другого человека к этому месту, чем когда они просто исследовали комнату.

«Наши результаты подтверждают идею о том, что при определенных психических состояниях этот паттерн мозговых волн может помочь нам распознавать границы», — сказал Штангл. «В данном случае это было, когда люди были сосредоточены на цели и за чем-то охотились».

В будущих исследованиях будет изучено, как модели мозга людей реагируют в более сложных социальных ситуациях, в том числе вне лаборатории. Команда Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предоставила рюкзак для других исследователей, чтобы ускорить открытия в области мозга и мозговых расстройств.

В числе соавторов были Урос Топалович, Кори Инман, Соня Хиллер, Дайан Вильяроман, Захра Агаджан, Доун Элиашив и Ицхак Фрид, все из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Леонардо Христов-Мур из USC; Николас Хасулак из NeuroPace Inc; Викрам Рао из UCSF и Кейси Халперн из Медицинской школы Стэнфордского университета.

Исследование было поддержано при финансовой поддержке NIH’s Brain Initiative, McKnight Foundation и Keck Foundation.