大脑被组织成神经细胞专门网络。为了使这种大脑架构发挥作用，这些专门的网络 - 每个都位于不同的大脑区域 - 需要能够相互通信。但是，沟通需要哪些条件以及哪些控制机制有效?弗兰堡伯恩斯坦中心及其西班牙和瑞典同事的研究人员正在提出一种新模型，该模型结合了三种看似不同的解释模型。他们的结论现已发表在Nature Reviews Neuroscience上。
Gerald Hahn博士(Pompeu Fabra大学，巴塞罗那/西班牙)，Ad Aertsen教授(Bernstein Center Freiburg)教授，Arvind Kumar博士(前身为Bernstein Center Freiburg，现为KTH皇家理工学院，斯德哥尔摩/瑞典)及其同事基于动态系统理论，并特别考虑了各个网络的活动水平如何影响信息交换。该研究结合了近年来提出的三种突出的解释模型：同步通信，通过一致性进行通信和通过共振进行通信。
“我们相信，我们的工作有助于更好地了解神经元群体如何相互作用，这取决于他们的网络活动状态，以及来自大脑区域A的神经元群的信息是否可以到达脑区域B中的神经元群体，“Arvind Kumar说。“这种见解不仅是了解大脑如何在大脑的有限区域内局部起作用，而且更全面地了解大脑区域的必要先决条件。”
科学家们特别关注大脑中发生的活动节律 - 称为振荡 - 在通信中发挥作用。通常，这些振荡可以影响从大群神经元到整个大脑区域的任何事物，并且可以是慢的，例如α或θ节律，或者是快速的，例如伽马节律。在他们的理论模型中，研究人员能够证明这些节奏彼此之间的相互作用在确定网络之间是否可以进行通信方面起着重要作用。这些节奏的某些类型的互锁可以作为重要的控制机制。
“交换信息的可能性取决于许多因素，例如振荡是快还是慢，频率是相似还是不同，相位之间的关系等等，”Ad Aertsen解释道。“通过我们的模型，我们现在能够针对每种情况做出具体的预测。下一步将是在实验中测试这些预测。”