Мозговая бегущая волна как самостоятельный вычислительный механизм 🤔

Тета-, альфа- и бета-ритмы (волны) могут быть не просто отражением синхронной работы больших популяций нейронов, но и самостоятельно модулировать работу нейронов? 19 августа в Journal of Neuroscience была опубликована теоретическая статья-мнение исследователей MIT о мозговых ритмах. Я опущу часть про теории сознания, тк для меня это темный и опасный лес. Но интересная гипотеза о том, что пространственно-временная динамика электрических полей может напрямую влиять на работу тех или иных нейронных ансамблей.

Один из ключевых аргументов авторов— многопрофильность нейронов (mixed selectivity). Один нейрон может участвовать в разных задачах и кодировать разные признаки в зависимости от контекста. А значит, и входить в разные нейронные сети. Возникает вопрос, как мозг так быстро «пересобирает» функциональные сети, не меняя при этом сами синаптические связи. Авторы предполагают, что эту "дирижирующую" роль могут выполнять альфа- и бета-ритмы: их пространственные паттерны регулируют, где нейроны активно кодируют информацию, а где обработка временно подавляется. Гамма-ритм и спайки при этом скорее отражают "актуальное содержание" обработки.

Эти ритмы распространяются по коре в виде бегущих волн (travelling waves). Про них, кстати, писал профессор М. Лебедев (тут, тут и тут). Область повышенной или пониженной возбудимости может буквально перемещаться по коре, последовательно активируя разные нейронные ансамбли. А электрические поля, создаваемые такой активностью, потенциально способны сами влиять на возбудимость нейронов через внеклеточную среду, без непосредственной синаптической передачи (см. Эфаптическая связь).

Авторы приводят идею аналоговых вычислений: волны имеют непрерывные параметры — фазу, амплитуду, частоту — и могут физически складываться или ослаблять друг друга. Есть предположение, что мозг может использовать эту собственную физику для вычислений. Теория о бегущих волнах и связи ритмов с поведением хорошо подтверждены экспериментально (в том числе моим диссером), а вот то, что интерференция мозговых волн сама по себе является вычислительным механизмом — вопрос ужасно интересный, но открытый. Тем более, связь этих вычислений с феноменом сознания и иже с ней.

Miller, E. K., Brincat, S. L., & Roy, J. E. (2026). Analog Cognition and Consciousness. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience, 46(33), e0711262026. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0711-26.2026
(полная версия доступна всем известном репозитории)