Mathematics
Popular science
Brain
July 29

Математическая модель показала, как взаимодействуют сознание и бессознательное в мозге человека


Устав ждать прорыва от нейробиологов, американские математики взяли в свои руки исследование работы мозга. Они проанализировали с помощью теории графов зоны мозга, отвечающие за сознательное и бессознательное восприятие информации. Оказалось, что области, активные при бессознательном восприятии, составляют k-ядро сети сознательного состояния и являются её центральными и наиболее связанными элементами. Результаты исследования были опубликованы в журнале Neuroscience.

Франческа Арезе и Джино дель Ферраро из Городского колледжа Нью-Йорка решили проверить, какие зоны при сознательном восприятии максимально устойчивы к снижению активности и какую именно функцию — сознательную или бессознательную — они выполняют.

В основу научной работы легли данные 2001 года. В исходным эксперименте добровольцам в течение 5 минут показывали серию слайдов: в одном случае сигнальное слово показывали между пустыми слайдами, в другом — между слайдами с отвлекающими рисунками:


Рисунки подавляли сознательное восприятие, и ученые могли с помощью фМРТ проанализировать различие активности мозга в двух разных режимах. Оказалось, что три области активны при обоих состояниях: веретенообразная извилина (красный и желтый) и левая прецентральная извилина (зеленый):


Используя карты активаций зон из этого эксперимента, учёные построили модель функциональной сети мозга для сознательного восприятия. Активные участки, выявленные с помощью фМРТ, стали узлами сети, а связи между ними были получены методом парной корреляции времени их активности.

Из полученного графа последовательно удалялись все вершины с малым количество связей:


В результате учёные получили максимальный подграф, состоящий из узлов, связанных с k соседями — k-ядро — совпавшее с зонами бессознательного восприятия.


В k-ядро объединяют множество элементов, у которых есть требуемое минимальное число связей. Его применяют, например, для изучения распространения мемов в социальных сетях. K-ядро в динамических сетях (финансовых, экологических и других сложных системах) характеризует критическую точку устойчивости: удаление элементов из k-ядра приводит к коллапсу системы. Таким образом, можно сказать, что в мозге человека восприятие информации ведётся одной системой: её фронтенд осуществляет сознательное восприятие и работает на устойчивом бэкенде, отвечающем за подсознание.

+16
9.3k 19
Support the author
Comments 82
Top of the day