Сравнение мозга с электрической схемой не отражает реального положения дел, считают авторы исследования. Физические связи между нейронами — синапсы — бесспорно, служат инфраструктурой для хранения воспоминаний и целей. Но когда нам нужно гибко применять эти знания в постоянно меняющемся мире, полагаться на относительно медленное переключение синапсов просто неэффективно. Мозг — это не цифровой компьютер с последовательными операциями, а аналоговая система, где волны разных частот накладываются друг на друга, складываются и вычитаются, обеспечивая параллельную обработку огромных объемов информации за доли секунды.

Изучив многолетние экспериментальные данные, авторы пришли к выводу, что нейроны обладают «смешанной селективностью» — один нейрон может участвовать сразу во многих функциональных сетях, пишет MIT News. Волны — это способ не запутаться в этом наслоении сетей. Медленные альфа- и бета-волны, несущие информацию о целях и памяти, управляют быстрыми гамма-волнами, которые обрабатывают сенсорные сигналы. Альфа-бета-волны ведут себя как мобильные трафареты, определяя, где и когда гамма-волны могут обрабатывать информацию и какие группы нейронов будут задействованы. По сути, это пространственно-временное вычисление — волны бегут по коре, пересекаются, интерферируют и проводят вычисления на ходу.

Когда эти динамические волновые паттерны приводят кору в организованное, глобально интегрированное состояние», возникает сознание. Доказательством этому служат эксперименты с общей анестезией. Три разных препарата с разным молекулярным механизмом одинаково нарушали волновую динамику мозга — и это выключало сознание.

«Сознание зависит не столько от конкретных рецепторов или типов клеток, сколько от целостности крупномасштабной волновой организации», — говорится в статье. Иными словами, подобно когнитивным процессам, сознание зависит от того, насколько эффективно мозг организует свою работу с помощью мозговых волн.

Новая теория не только предлагает объяснение когнитивных процессов и сознания, но и указывает на важность учета волновых процессов при клиническом лечении: волны можно модулировать неинвазивно — например, с помощью транскраниальной стимуляции.

Следующим шагом команды будет поиск прямых экспериментальных подтверждений того, что аналоговые вычисления действительно происходят в волновых паттернах мозга — и если они их найдут, наше понимание сознания может измениться раз и навсегда.

Ученые обнаружили, что человеческий мозг способен обрабатывать речь даже в состоянии полной потери сознания под общей анестезией. Оказалось, что мозг не просто слышит звуки, пока человек находится без сознания, но и различает части речи, анализирует смысл слов и даже пытается предсказать, какое слово прозвучит следующим.