Как информация передаётся между областями мозга, когда вы двигаетесь, вспоминаете, чувствуете или говорите? Новое исследование учёных из Гаванского университета и Института физики сложных систем Общества Макса Планка применяет теорию информации к данным фМРТ, полученным во время выполнения задач, выявляя паттерны связности, которые традиционные методы могут пропустить.
Исследование
Ания Меса-Родригес, Эрнесто Эстевес-Рамс и Хольгер Канц проанализировали фМРТ-сканы испытуемых, выполнявших четыре когнитивные задачи: двигательную, рабочую память, распознавание эмоций и языковую. Вместо того чтобы предполагать известные мозговые сети, они использовали три энтропийных инструмента — плотность энтропии, эффективную меру сложности и расстояние Лемпеля — Зива — для обнаружения как линейной, так и нелинейной динамики в данных. Эти меры, основанные на теории информации Шеннона, количественно оценивают сложность и предсказуемость сигналов, не требуя предварительных моделей или параметров.
Исследователи обнаружили, что эти энтропийные метрики позволяют идентифицировать связи между областями мозга, возникающие при выполнении конкретных задач. Метод особенно чувствителен к нелинейным взаимодействиям, которые широко распространены в мозге на множестве функциональных уровней. Поскольку подход является поисковым и основанным на данных, он может выявить ранее не идентифицированные связи или паттерны, которые упускают методы, движимые гипотезами.
Исследование, опубликованное на arXiv 6 июля 2025 года (v1) и пересмотренное 13 июля 2026 года (v2), анализировало данные фМРТ, полученные во время выполнения задач, хотя точный размер выборки в аннотации не указан. Авторы подчёркивают, что их框架 не требует модели, что делает его пригодным для поисковой науки в сложных когнитивных парадигмах.
Почему это важно
Понимание того, как области мозга взаимодействуют во время различных задач, имеет фундаментальное значение для когнитивной нейронауки. Это исследование предполагает, что информационно-теоретические меры могут служить индикаторами путей связности, потенциально открывая новое окно в то, как мозг обрабатывает информацию. Для людей, интересующихся собственным познанием, это подчёркивает, что умственные задачи — например, запоминание списка или распознавание эмоции — включают динамические нелинейные взаимодействия в распределённых мозговых сетях. Полученные результаты также намекают на то, что творчество и возникновение паттернов можно изучать через подобные энтропийные линзы.
Хотя это не прямой клинический инструмент, подход в конечном итоге может помочь в оценке когнитивной гибкости или выявлении тонких изменений в связности мозга. Он укрепляет идею о том, что информационный поток в мозге не фиксирован, а адаптируется к требованиям задачи.
Что вы можете сделать
- Занимайтесь разнообразной когнитивной деятельностью — двигательными, мнемическими, эмоциональными и языковыми задачами — чтобы тренировать различные мозговые сети.
- Бросайте вызов своему мозгу новыми задачами, требующими нелинейного мышления, например головоломками или освоением нового навыка.
- Оставайтесь любознательными относительно того, как ваша умственная работоспособность меняется в зависимости от задач; отслеживание своих когнитивных паттернов может дать личные прозрения.
Источник: arXiv q-bio.NC
Любопытно узнать о собственном мозге? Пройдите наш бесплатный адаптивный тест IQ или попробуйте 306 уровней тренировки мозга.