Az aggyal kapcsolatos sztenderd modell úgy írja le a szerv működését, mintha az egy biológiai alapú számítógép lenne: ezen modell szerint az egyes idegsejtek stimulusokat detektálnak, majd az adatok idegsejtről idegsejtre továbbítódnak. Ez az elképzelés ismereteink alapján nagyjából helytállónak is tűnik, de egy sor kérdést megválaszolatlanul hagy, például azt is, hogy miért reagálnak olykor ugyanarra a stimulusra nagyon eltérően az érzőidegsejtek. Például egy erős fényvillanásra adott helyzetben reagál a szervezet, máskor viszont az idegsejtek nem is érzékelik az ingert, mert a figyelem éppen máshová irányul.

Egy most megjelent tanulmány szerzői egy új matematikai modellel és egy lehetséges magyarázattal igyekeznek megoldani ezt a rejtélyt. A kaliforniai Salk Biológiai Tudományok Intézete munkatársai szerint az idegsejtek működését nem csak egyenként kell vizsgálni, hanem rendszerben, és egy ilyen rendszerben az idegi aktivitás a hullámokhoz hasonló jellegzetességeket mutat.

Sergei Gepshtein, a kutatás egyik résztvevője szerint az információfeldolgozás egyes esetekben sokkal jobban leírható hullámok interakcióiként, mint az egyes sejtek tevékenységeinek egymás után kapcsolásával. Vagyis arról van szó, hogy nem azt nézik, hogy egy-egy neuron hogyan reagál a stimulusra, hanem hogy a stimulusok milyen disztributív aktivitási mintázatot váltanak ki az agy nagyobb területein. Ezek a mintázatok pedig hullámformát mutatnak, csúcsokkal és völgyekkel, hasonlóan az elektromágneses hullámokhoz és az óceán hullámaihoz. És ezekhez hasonlóan hullámként is viselkednek, vagyis képesek felerősíteni vagy kioltani egymást, amikor találkoznak.

A kutatók élettani és viselkedési teszteket is végeztek a matematikai modell kapcsán. A viselkedési kutatásban kétoldalt két fénymintázatot (fekete és fehér sávokból álló mintákat) mutattak a résztvevőknek rövid időre, és a két minta közötti térben megjelent egy halvány függőleges vonal is (ez az úgynevezett szonda). A résztvevőknek arra kellett válaszolniuk, hogy a szonda felül vagy alul helyezkedett el.

A szonda észlelése egyes helyeken jobban ment az alanyoknak, mint máshol. Amikor a kutatók elemezték az eredményeket, az észlelési pontosság a matematikai modell által megjósolt hullámmintázatot igazolta vissza. Vagyis a szonda észlelésének képessége attól függött, hogy az idegi hullámok hogyan interferáltak a különböző helyeken. Az új eredményeknek számos hasznuk lehet az észlelés jobb megértése során. Az új elméleti keretrendszer például segíthet tisztázni, hogyan dolgozzuk fel a térbeli információkat.

Bár a kutatók most a vizuális észlelésre fókuszáltak, ahogy Gepshtein is mondja, neurális hullámok az agykéreg számos részén detektálhatók, így valószínűleg másfajta érzékelési módok kapcsán is fontosak. A szakértő szerint az új modell nem írja felül a korábbit, hanem inkább kiegészíti azt. Ez egy másik módja az információ feldolgozásáról való gondolkodásnak, amely segíthet feltárni azokat a jelenségeket, amelyeket a hagyományosabb nézőpontból nem értünk, mondja Gepshtein.

A kutató szerint minderre jó analógia a kémiában és a fizikában alkalmazott részecske-hullám koncepció, vagyis hogy az elektromágneses hullámok, köztük a fény, részecske- és hullámtermészettel is rendelkeznek. Amikor arról gondolkodunk, hogyan dolgozza fel az agy az információkat, a hagyományos modellnek és a hullámmodellnek is meglehet a saját haszna.