Forskare vid MIT:s Picower Institute rapporterar att roterande vågor av neural aktivitet hjälper hjärnan att återfå fokus efter distraktion. I djurstudier spårade omfattningen av dessa rotationer prestanda: fullständiga rotationer stämde överens med korrekta svar, medan ofullständiga cykler kopplades till fel. Tiden mellan distraktion och svar var också viktig, vilket tyder på en tidsberoende återhämtningscykel.
Lika lätt som sinnet kan avvika från kursen, kan det också återfokusera. Forskare vid MIT:s Picower Institute for Learning and Memory beskriver hur det kan fungera: i en djurstudie observerade de synkroniserad neural aktivitet som framträder som en roterande våg över kortexen, som vägleder tanken tillbaka till uppgiften i handen.
"De roterande vågorna fungerar som herdar som styr kortexen tillbaka till den korrekta beräkningsvägen", sa huvudförfattaren Earl K. Miller, Picower Professor vid The Picower Institute och MIT:s Department of Brain and Cognitive Sciences.
Tamal Batabyal, en postdoktoralforskare vid Picower Institute, ledde arbetet, som publicerades den 3 november 2025 i Journal of Cognitive Neuroscience.
Under experimenten utförde djur en visuell arbetsminnesuppgift som avbröts av distraktioner. Prestandan sjönk vanligtvis — vilket producerade fel eller långsammare reaktionstider — medan forskarna registrerade elektrisk aktivitet från hundratals neuroner i prefrontala kortexen, en region central för högre kognition.
För att undersöka hur populationer av neuroner koordinerades över tid tillämpade teamet en matematisk approach som de kallar subspace coding. Efter distraktioner spårade aktiviteten en roterande bana i detta subrum — en effekt som Miller liknade vid "starar som mumlar i himlen", som cirkulerar tillbaka till formationen. Rotationsgraden förutsade beteendet: när distraktioner övervanns bildade neural aktivitet en komplett cirkel; när de inte gjorde det, föll rotationen kort i genomsnitt med cirka 30 grader och fortskred långsammare. Återhämtningen förbättrades när mer tid förflöt mellan distraktion och required svar, vilket tillät rotationen att slutföras.
Noterbart är att dessa rotationer bara dök upp efter distraktioner — oavsett den typ som testades — och uppstod inte spontant under uppgiften.
Matematiska rotationer återspeglar fysiska resande vågor
Även om subspace coding är en abstrakt representation indikerade direkta mätningar en verklig, resande våg som roterar över kortexen med samma hastighet som rotationen observerad i subrummet. "Det finns ingen anledning i princip varför en rotation i detta matematiska subrum ska motsvara direkt en rotation på kortexens yta", sa Miller. "Men det gör det. Det tyder för mig på att hjärnan använder dessa resande vågor för att faktiskt utföra beräkning, analog beräkning. Analog beräkning är mycket mer energieffektiv än digital och biologi gynnar energieffektiva lösningar. Det är ett annat, och mer naturligt, sätt att tänka på neural beräkning."
Medförfattare inkluderar Scott Brincat, Jacob Donoghue, Mikael Lundqvist och Meredith Mahnke. Studien stöddes av Office of Naval Research, Simons Center for the Social Brain, Freedom Together Foundation och The Picower Institute for Learning and Memory.
