Как мозг фильтрует сенсорный шум

Действуя на центр распределения сенсорных сигналов, кора мозга оставляет для себя только информацию, которая ей нужна.  

На наш мозг ежемгновенно обрушивается огромное количество информации от органов чувств. Тем не менее, нам удаётся в этом море информации не тонуть. Мы обращаем внимание на то, что нам нужно, и не замечаем всего остального: мы можем читать книгу в каком-нибудь людном месте или же говорить по телефону, не отвлекаясь на голоса окружающих и прочие звуки большого города. 

Каким-то образом мозг отфильтровывает ненужный шум, идущий от органов чувств, помогая удерживать внимание на чём-то одном. Иногда это происходит как бы само собой, иногда здесь нужны определённые сознательные усилия. Но, так или иначе, система фильтрации сенсорного шума работает у всех людей, и не только у людей – её вполне можно изучать на каких-нибудь лабораторных животных.

Такие эксперименты ставили исследователи из Массачусетского технологического института, заставлявшие мышей переключаться между разнородными сигналами, зрительным и звуковым: чтобы получить угощение, мышь должны была сконцентрироваться на том, что она слышит, пренебрегая тем, что она видит, и наоборот.

Переключением, как и следовало ожидать, управляла префронтальная кора, заведующая высшими когнитивными функциями, в том числе планированием и принятием решений. Она каким-то образом действовала на таламус – зону мозга, которую называют сенсорным хабом: сюда стекаются нервные импульсы почти от всех органов чувств, а таламус уже распределяет их по другим участкам мозга, которые должны эту информацию анализировать.

Если животные сосредотачивались на звуке, то те нейроны таламуса, которые принимают зрительную информацию, становились неактивны. Проблема была в том, что не было видно никакого прямого соединения, через которое префронтальная кора могла бы подействовать на этот сенсорный хаб.

Вероятно, кора действовала на таламус через другие нервные центры, и в следующих экспериментах такой обходной путь удалось найти. Авторы работы снова заставляли мышей концентрироваться то на зрительном, то на слуховом стимуле, и следили, куда отправляются сигналы из той области префронтальной коры, которая отвечает за выполнение экспериментального задания.

Оказалось, что тут задействованы так называемые базальные ганглии: если нужно было отвлечься от зрительных ощущений в пользу звуковых, то кора посылала сигнал в стриатум, или полосатое тело, оттуда импульсы шли в бледный шар, а бледный шар уже подавлял активность той зоны таламуса, которая отвечала за зрительные сигналы. По тем же базальным ганглиям импульсы шли в ситуации, когда нужно было сконцентрироваться на зрительных ощущениях.

Более того, тот же механизм работал и тогда, когда импульсы были одного рода, например, когда из разных звуков нужно было выделить один нужный. Раньше считалось, что базальные ганглии, в частности, полосатое тело, такими вещами не занимаются: про тот же стриатум обычно говорят, что он помогает управлять движениями. Но, как видим, и до зрительно-слуховой информации полосатому телу тоже есть дело – ещё один пример многозадачности зон мозга. Подробно результаты экспериментов описаны в журнале Neuron.

Авторы работы полагают, что действуя на систему фильтрации сенсорной информации, можно помочь тем, кто страдает от некоторых психоневрологических проблем. Например, известно, что люди с расстройствами аутистического спектра бывают чрезвычайно чувствительны к обычному шуму – возможно, как раз оттого, что у них не работает этот фильтр.

С другой стороны, многим из нас бывает трудно сосредоточиться из-за того, что нас всё время что-то отвлекает, и не исключено, что расстроенное внимание можно получше настроить, если активировать мозговой фильтр сенсорного шума.