Российские нейрофизиологи и математики разработали новый подход к анализу активности головного мозга, в рамках которого ученые предложили сосредоточить внимание научного сообщества на волны активности, бегущие по коре мозга в процессе его работы. Об этом сообщила пресс-служба Института искусственного интеллекта AIRI.

«Нашей целью было создание математического подхода со строгими требованиями и условиями, который позволит расширить существующую научную картину мира. Предлагаемые нами методы будут полезны ученым в разработке нейрокомпьютерных интерфейсов и в изучении стимуляции мозга», – заявила младший научный сотрудник Института AIRI Екатерина Кузьмина, чьи слова приводит пресс-служба организации.

Как отмечают ученые, созданный ими подход является альтернативой для двух общепринятых теорий, описывающих активность мозга при совершении движений конечностями. Сторонники первой из этих идей, так называемого репрезентативного подхода, считают, что каждый отдельный нейрон коры отвечает за свой параметр движения конечности: ускорение, скорость и направление движения руки, его угол и другие характеристики.

Многие предсказания этой теории были успешно проверены и доказаны в опытах с интерфейсами «мозг-компьютер», однако она отражает далеко не все аспекты работы мозга, что привело к созданию конкурирующей модели, так называемого динамического подхода.

Его сторонники предлагают учитывать при анализе активности мозга не работу одиночных нейронов, а общую динамику. Она отражает циклические изменения в работе нейронов, которые происходят по принципу, который ученые называют «вращательной динамикой».

Пять лет назад российские нейрофизиологи и их коллеги из США, Бразилии и Европы обнаружили свидетельства того, что и эта теория описывает далеко не все процессы, протекающие в коре мозга при совершении произвольных движений конечностями и при других формах деятельности. Это заставило их детально изучить данные, собранные в ходе наблюдений за работой коры мозга обезьян и грызунов, для чего ученые использовали методы машинного обучения.

Проведенные исследователями расчеты показали, что существование циклических изменений в активности нейронов можно объяснить тем, что по поверхности двигательной коры мозга «бегут» особые волны активности.

Опираясь на это соображение, российские ученые разработали два математических приема, которые позволяют использовать свойства этих волн для изучения того, как меняется активность нейронов в процессе работы мозга. Как надеются Кузьмина и ее коллеги, созданные ими подходы ускорят разработку интерфейсов мозг-компьютер и методик стимуляции мозга для лечения неврологических заболеваний.