Исследование, опубликованное в Nature, раскрывает новые детали о том, как мозг перестраивается, когда мы учимся. Это открытие может помочь в разработке методов лечения неврологических расстройств и создании технологий, улучшающих когнитивные функции.

Раньше считалось, что за сложные движения во время обучения отвечает моторная кора (M1) — участок в лобной доле мозга. Позже выяснилось, что таламус, расположенный в глубине мозга, тоже влияет на этот процесс. Но как именно они взаимодействуют, оставалось загадкой — отслеживать активность нейронов в разных отделах мозга крайне сложно.

Команда профессора Такаки Комиямы впервые смогла детально изучить этот механизм у мышей. Используя современные методы визуализации и новый алгоритм анализа данных, они обнаружили, что ключевую роль играет таламо-кортикальный путь — «мост» между таламусом и корой. Оказалось, что обучение не просто меняет активность нейронов, а физически перестраивает связи между ними.

Обучение — это не просто настройка сигналов, а полная перепроводка мозга, — объясняет Асаф Рамот, ведущий автор исследования.

Мозг делает коммуникацию между отделами быстрее, четче и эффективнее.

Во время эксперимента мыши учились выполнять определенные движения. Ученые заметили, что таламус активирует только те нейроны в M1, которые связаны с изучаемым действием, и подавляет те, что в нем не участвуют.

Таламус действует как дирижер, — говорит Комияма. — Он выбирает нужные нейроны, а те уже формируют правильный паттерн активности.

Чтобы выделить активность конкретных нейронов, исследователи разработали новый метод анализа — ShaReD. Он позволяет сравнивать данные разных особей, несмотря на индивидуальные различия в работе мозга.

Представьте, что вы пытаетесь найти общие ориентиры у людей, идущих разными путями, — объясняет Феликс Ташбах, один из авторов.

ShaReD как раз ищет эти универсальные «указатели» в нейронной активности.

Это уже второе крупное открытие лаборатории Комиямы за последнее время. В апреле они опубликовали работу в Science, где описали, как разные зоны мозга следуют разным правилам при обучении. Новое исследование дополняет картину: теперь ясно, что обучение — это не просто повторение, а глубокая перестройка связей между отделами мозга.

Понимание этих механизмов — ключ к новым методам реабилитации после инсульта, обучению нейропротезов и даже улучшению когнитивных способностей, — говорит Рамот.

Теперь мы знаем: мозг не просто запоминает — он перестраивает себя.

Хотя исследование впечатляет, остается вопрос: насколько точно процессы у мышей отражают человеческое обучение? Моторные навыки — лишь часть картины. Как эти механизмы работают при абстрактном мышлении или творчестве?

Отметим, где исследование окажется полезным:

• Медицина — понимание перестройки связей поможет восстанавливать мозг после травм.
• Нейроинтерфейсы — более точное управление протезами за счет имитации естественного обучения.
• Образование — потенциально новые методики, основанные на «правильной» активации нейронных цепей.

Ранее ученые сообщили, что человеческий мозг может оставаться пластичным всю жизнь.