Почему ГАМК связана с различимостью нейронных сигналов: компьютерная модель старения мозга

С возрастом мозг обрабатывает информацию менее точно: реакции на разные объекты, например на дома и лица, становятся более похожими и их легче спутать. Это явление называют возрастной нейронной дедифференциацией. Учёные давно заметили, что у пожилых людей снижается уровень ГАМК — главного тормозного нейромедиатора, который помогает мозгу «разграничивать» сигналы. Но как именно уменьшение ГАМК приводит к потере различимости, оставалось неясным.

В новой работе исследователи построили биологически правдоподобную компьютерную модель коры мозга и проверили несколько гипотез. Они использовали индивидуальные уровни ГАМК, измеренные у пожилых людей с помощью магнитно-резонансной спектроскопии, чтобы настроить разные механизмы в модели: деление сигнала (делительная нормализация), боковое торможение и силу сенсорного входа.

Оказалось, что только одна модель — сочетание делительной нормализации и сенсорной деградации — смогла предсказать индивидуальные различия в различимости нейронных сигналов, полученных с помощью фМРТ. Более того, этот модельный показатель объяснял связь между реальным уровнем ГАМК и данными фМРТ.

Таким образом, работа предлагает конкретный вычислительный механизм: снижение ГАМК ослабляет нормализацию сигналов и ухудшает сенсорный вход, что ведёт к возрастной дедифференциации. Это не эксперимент на людях с вмешательством, а моделирование на основе уже собранных данных, поэтому выводы требуют дальнейшей проверки.