Бета-хвилі періодично очищають короткочасну робочу пам'ять, звільняючи місце для нової інформації, необхідної тут і зараз.
Кожен нейрон у нас в мозку генерує власний електричний сигнал. Однак нейрони працюють не самі по собі, а співпрацюючи один з одним, і коли потрібно вирішити якусь задачу, безліч нервових клітин синхронізують активність. У результаті ми бачимо те, що називається електричними ритмами мозку: альфа-ритми, бета-ритм, тета-ритми тощо.
Кілька років тому нейробіологи з Массачусетського технологічного інституту виявили, що гамма-ритми виникають, коли працює сенсорна пам'ять, тобто коли потрібно запам'ятати або згадати якусь інформацію від органів почуттів. Крім того, виявилося, що в цьому випадку гамма-ритми і бета-ритми працюють у протифазі, тобто коли одні посилюються, інші слабшають. Нарешті, вдалося з'ясувати, що бета-ритми з'являються, коли індивідуум обмірковує якусь мету і як її можна досягти, а також правила, яких потрібно дотримуватися під час виконання завдання.
Все це навело дослідників на думку, що бета-ритми працюють як диспетчери пам'яті, що саме від них залежить, яка частина інформації буде прочитана, а яка відправиться в архів. Іншими словами, від бета-ритмів залежить, про що ми в даний момент думаємо, або, кажучи більш коректно, по бета-ритмах можна побачити, коли в пам'яті виникають відомості, необхідні тут і зараз.
Щоб побачити більш наочно, як це відбувається, Ерл Міллер (Earl Miller) і його колеги поставили наступний експеримент: мавпам послідовно показували пару об'єктів, спочатку об'єкт А, потім об'єкт Б. Тварини повинні були запам'ятати послідовність об'єктів, утримавши їх в так званій робочій пам'яті, яка зберігає інформацію, потрібну нам в даний момент часу - тому що потім їм показували інші пари об'єктів, серед яких потрібно було відзначити ту ж послідовність, що і в перший раз. Наприклад, якщо вдруге показували об'єкт Б, а потім - об'єкт В, то це явно було не те, що потрібно, точно так само як і послідовність Б-А. Якщо ж спочатку з'являвся А, а потім Б, значить, все було, як в перший раз, і мавпа давала умовний знак.
Що відбувається в мозку, коли він порівнює щось нове з чимось старим? По-перше, в робочій пам'яті повинна з'явитися інформація про те, з чого все починається - в даному випадку мавпа чекає, що з'явиться об'єкт А, і значить, це саме А повинно тут і зараз утримуватися в розумі. Спостерігаючи за активністю тих зон кори, які відповідають за робочу пам'ять, дослідники побачили, що в передчутті другої серії об'єктів мозок мавп генерував гамма-хвилі - як, власне, і очікувалося, адже потрібно було згадати вже бачене А.
І якщо А дійсно з'являлося, то в мозку негайно посилювалися бета-хвилі. На зміну їм знову приходили гамма - тому що тепер в робочу пам'ять потрібно було завантажити пам'ять про об'єкт Б. І якщо Б таки з'являвся, на зміну гамма приходили знову бета-ритми. Але якщо спочатку замість А з'являлося щось інше, то бета-хвилі, які приходили слідом за гамма-хвилями, вже нікуди не йшли.
Загалом все виглядало так, як якщо б бета-ритми стирали непотрібну інформацію з робочої пам'яті, звільняючи в ній місце для наступних «файлів»: Дійсно, коли мавпа знову бачила А, то пам'ятати про це А тут і зараз вже не треба було, а треба було згадати Б. З іншого боку, якщо з самого початку все йшло не так, і замість очікуваного А з'являлося щось інше, бета-хвилі очищали пам'ять і далі утримували її порожньою - адже ставало зрозуміло, що послідовність об'єктів вже не співпаде з тією, яка нам потрібна, а значить, подгружать інформацію про неї поки не варто. Повністю результати експериментів опубліковані в Nature Communications.
Досить довго вважалося, що робоча пам'ять працює безперервно - тобто що нейрони, які відповідають за неї, залишаються незмінно активними весь той час, поки ми вирішуємо конкретну задачу. (Зазвичай її порівнювали з кеш-пам'яттю процесора або з оперативною пам'яттю, з якої все зникає, як тільки відключається харчування.)
Однак поступово стали з'являтися дані про те, що робоча пам'ять функціонує складніше. Наприклад, два роки тому ми писали, як у тій же лабораторії Ерла Міллера виявили, що нейрони робочої пам'яті працюють з перервами, і що така активність з перебоями дозволяє мозку розрізняти між собою різні блоки поточної інформації.
З цими даними узгоджуються і нові результати, що стосуються електричних ритмів: бета-хвилі регулюють подачу інформації в «кеш-пам'ять» мозку, видаляючи з неї «файли», що стали непотрібними. Оскільки майже всі наші розумові здібності безпосередньо залежать від робочої пам'яті, можна припустити, що якби ми могли за своїм бажанням впливати на бета-ритми, це дозволило б поліпшити і наше мислення.