Эксперимент с макаками раскрыл механизм создания мимических движений в мозге

Группа ученых из Пенсильванского университета под руководством Джины Ианни провела эксперимент по имплантации микроэлектродных матриц в мозг японских макак для регистрации нейронной активности во время мимических движений. Исследование опровергло устоявшуюся теорию о работе мозговых механизмов, отвечающих за выражение лица у приматов.

На первом этапе макак поместили в аппарат фМРТ и записывали их лица камерой высокого разрешения, показывая им видео с другими обезьянами, интерактивные аватары и живых особей. Ученые выбрали три типа движений для детального анализа: причмокивание губами в знак подчинения, угрожающая гримаса для отпугивания соперника и обычное жевание.

На втором этапе исследователи с субмиллиметровой точностью имплантировали электроды в четыре зоны мозга: первичную моторную кору, вентральную премоторную кору, первичную соматосенсорную кору и поясную моторную кору. Одновременная регистрация множества нейронов в этих областях проводилась впервые.

Результаты показали, что все четыре области мозга участвуют в формировании каждого типа мимики. Это противоречит прежним представлениям о том, что поясная кора отвечает за социальные сигналы, а моторная кора специализируется на произвольных движениях, таких как жевание.

Различие между социальными и несоциальными жестами заключается в способе кодирования информации. Поясная кора использует статический нейронный код, сохраняющий паттерн активности в течение 0,8 секунды и определяющий социальную цель жеста. Моторная и соматосенсорная кора работают с динамическим кодом, управляя точными движениями отдельных лицевых мышц.

Исследование закладывает основу для разработки нейропротезов, способных распознавать мимику у пациентов, перенёсших инсульт или паралич.