Исследование выявило ключевой принцип работы мозга

Ученые из Падуанского университета, Института Макса Планка и Федеральной политехнической школы Лозанны выяснили, что мозг наиболее эффективно обрабатывает информацию, когда в нем сохраняется баланс между возбуждающими и тормозными нейронами. Их работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

Мозг постоянно получает и анализирует сигналы из окружающей среды, но нейроны не работают поодиночке — они связаны в сложные сети. Одной из ключевых особенностей этих сетей является баланс активности возбуждающих и тормозных нейронов. Ранее было известно, что этот баланс важен для стабильности работы мозга, но ученые задались вопросом: влияет ли он также на эффективность обработки информации?

Ученые применили математические и теоретические методы для изучения того, как нейроны кодируют внешние сигналы. Они обнаружили, что наибольшая эффективность обработки информации достигается в состоянии, близком к критической точке стабильности — когда возбуждающие и тормозные нейроны находятся в идеальном равновесии. Это позволяет мозгу не только стабильно работать, но и максимально точно анализировать информацию.

Авторы исследования отмечают, что их подход позволил количественно оценить этот эффект с точки зрения теории информации. Они также предполагают, что способность мозга адаптироваться к изменяющимся условиям может быть связана с динамическими изменениями этого баланса.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение того, как баланс нейронов меняется со временем и как он влияет на процессы обучения и адаптации мозга.