"ตอนนี้เรามีความเข้าใจใหม่ว่ากลไกการคำนวณของสมองทำงานอย่างไร" Albright ประธาน Conrad T. Prebys ใน Vision Research และผู้อำนวยการ Salk"s Vision Center Laboratory กล่าว "แบบจำลองช่วยอธิบายว่าสถานะพื้นฐานของสมองสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างไร ซึ่งส่งผลต่อความสนใจ โฟกัส หรือความสามารถในการประมวลผลข้อมูลของผู้คน" นักวิจัยทราบมานานแล้วว่าคลื่นของกิจกรรมทางไฟฟ้ามีอยู่ในสมอง ทั้งในระหว่างการนอนหลับและการตื่น แต่ทฤษฎีพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีที่สมองประมวลผลข้อมูล โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลทางประสาทสัมผัส เช่น การมองเห็นแสงหรือเสียงของระฆัง ได้วนเวียนอยู่กับข้อมูลที่ถูกตรวจจับโดยเซลล์สมองเฉพาะทาง แล้วส่งต่อจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง เหมือนรีเลย์ อย่างไรก็ตาม แบบจำลองดั้งเดิมของสมองนี้ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเซลล์รับความรู้สึกเพียงเซลล์เดียวสามารถตอบสนองต่อสิ่งเดียวกันได้แตกต่างกันอย่างไรภายใต้สภาวะที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น เซลล์อาจเปิดใช้งานเพื่อตอบสนองต่อแสงวาบอย่างรวดเร็วเมื่อสัตว์ตื่นตัวเป็นพิเศษ แต่จะยังคงไม่ทำงานเพื่อตอบสนองต่อแสงเดียวกันหากความสนใจของสัตว์มุ่งเน้นไปที่สิ่งอื่น Gepshtein เปรียบเทียบความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นในฟิสิกส์และเคมี แนวคิดที่ว่าแสงและสสารมีคุณสมบัติของทั้งอนุภาคและคลื่น ในบางสถานการณ์ แสงจะทำงานราวกับว่ามันเป็นอนุภาค (หรือที่เรียกว่าโฟตอน) ในสถานการณ์อื่น ๆ มันจะทำงานราวกับว่ามันเป็นคลื่น อนุภาคถูกจำกัดอยู่ในตำแหน่งเฉพาะ และคลื่นจะกระจายไปตามตำแหน่งต่างๆ จำเป็นต้องใช้มุมมองทั้งสองของแสงเพื่ออธิบายพฤติกรรมที่ซับซ้อนของมัน "มุมมองดั้งเดิมเกี่ยวกับการทำงานของสมองอธิบายการทำงานของสมองว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ประสาท เนื่องจากเซลล์ประสาททุกเซลล์ถูกจำกัดให้อยู่ในตำแหน่งเฉพาะ มุมมองนี้จึงคล้ายกับการอธิบายแสงในฐานะอนุภาค" Gepshtein ผู้อำนวยการของ Salk"s Collaboratory for Adaptive Sensory กล่าว เทคโนโลยี "เราพบว่าในบางสถานการณ์ การทำงานของสมองสามารถอธิบายได้ดีกว่าว่าเป็นปฏิสัมพันธ์ของคลื่น ซึ่งคล้ายกับคำอธิบายของแสงในรูปของคลื่น ทั้งสองมุมมองจำเป็นต่อการทำความเข้าใจสมอง" คุณสมบัติของเซลล์ประสาทสัมผัสบางอย่างที่สังเกตได้ในอดีตนั้นไม่ง่ายที่จะอธิบาย เนื่องจากวิธีการ "อนุภาค" ในสมอง ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ ทีมงานได้เฝ้าสังเกตกิจกรรมของเซลล์ประสาท 139 เซลล์ในแบบจำลองสัตว์เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ประสานงานกันอย่างไรในการตอบสนองต่อข้อมูลภาพ ด้วยความร่วมมือกับนักฟิสิกส์  คลื่นสมอง Sergey Savel"ev แห่ง Loughborough University พวกเขาสร้างกรอบทางคณิตศาสตร์เพื่อตีความกิจกรรมของเซลล์ประสาทและทำนายปรากฏการณ์ใหม่ วิธีที่ดีที่สุดในการอธิบายว่าเซลล์ประสาทมีพฤติกรรมอย่างไร พวกเขาค้นพบโดยผ่านปฏิสัมพันธ์ของกิจกรรมของคลื่นขนาดเล็กมากกว่าการทำงานร่วมกันของเซลล์ประสาทแต่ละตัว แทนที่จะใช้แสงวูบวาบกระตุ้นเซลล์ประสาทสัมผัสเฉพาะทาง นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่ามันสร้างรูปแบบการกระจายได้อย่างไร: คลื่นของกิจกรรมข้ามเซลล์ข้างเคียงหลายเซลล์ โดยมีจุดยอดและร่องของการกระตุ้นสลับกันไป เช่น คลื่นทะเล เมื่อคลื่นเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นพร้อมกันในที่ต่างๆ ในสมอง คลื่นเหล่านั้นจะชนกันเองอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากจุดสูงสุดของกิจกรรม 2 จุดมาบรรจบกัน จะทำให้เกิดกิจกรรมที่สูงขึ้น ในขณะที่หากจุดต่ำสุดของกิจกรรมถึงจุดสูงสุด ก็อาจยกเลิกกิจกรรมนั้นได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการแทรกสอดของคลื่น Albright กล่าวว่า "เมื่อคุณออกไปนอกโลก มีอินพุตมากมาย และคลื่นต่างๆ เหล่านี้ก็ถูกสร้างขึ้น" Albright กล่าว "การตอบสนองสุทธิของสมองต่อโลกรอบตัวคุณขึ้นอยู่กับว่าคลื่นเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร" เพื่อทดสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ว่าคลื่นประสาทเกิดขึ้นในสมองอย่างไร ทีมวิจัยได้ออกแบบการทดลองด้วยภาพ มีคนสองคนถูกขอให้ตรวจหาเส้นจางๆ ("โพรบ") ที่อยู่บนหน้าจอและขนาบข้างด้วยรูปแบบแสงอื่นๆ นักวิจัยพบว่าผู้คนทำภารกิจนี้ได้ดีเพียงใดขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโพรบ ความสามารถในการตรวจจับโพรบถูกยกระดับในบางตำแหน่งและลดลงในตำแหน่งอื่น ก่อตัวเป็นคลื่นเชิงพื้นที่ที่แบบจำลองคาดการณ์ไว้ "ความสามารถของคุณในการมองเห็นหัววัดนี้ในทุกตำแหน่งจะขึ้นอยู่กับว่าคลื่นประสาทซ้อนทับกันในตำแหน่งนั้นอย่างไร" Gepshtein ซึ่งเป็นสมาชิกของศูนย์ประสาทชีววิทยาการมองเห็นของ Salk กล่าว "และตอนนี้เราได้เสนอวิธีที่สมองไกล่เกลี่ย" การค้นพบว่าการโต้ตอบของคลื่นประสาทนั้นกว้างไกลกว่าการอธิบายภาพลวงตานี้มากเพียงใด นักวิจัยตั้งสมมติฐานว่ามีการสร้างคลื่นชนิดเดียวกันและมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในทุกส่วนของเยื่อหุ้มสมอง ไม่ใช่แค่ส่วนที่รับผิดชอบในการวิเคราะห์ข้อมูลภาพเท่านั้น นั่นหมายความว่าคลื่นที่สร้างขึ้นโดยสมองเอง โดยสัญญาณที่ละเอียดอ่อนในสภาพแวดล้อมหรืออารมณ์ภายใน สามารถเปลี่ยนคลื่นที่เกิดจากอินพุตทางประสาทสัมผัสได้ นี่อาจอธิบายได้ว่าการตอบสนองของสมองต่อบางสิ่งเปลี่ยนไปในแต่ละวันได้อย่างไร นักวิจัยกล่าว