Исследованиям нейронных коррелятов мышления придается в настоящее время особое значение. Причина в том, что среди разных электрофизиологических явлений импульсная активность нейронов наиболее сопоставима с процессами мышления по своим временным параметрам.
Предполагается, что должно существовать соответствие между временем переработки информации в мозге и временем реализации мыслительных процессов. Если, например, принятие решения занимает 100 мс, то и соответствующие электрофизиологические процессы ему должны иметь временные параметры в пределах 100 мс. По этому признаку наиболее подходящим объектом изучения является импульсная активность нейронов. Длительность импульса (потенциала действия) нейрона равна 1 мс, а межимпульсные интервалы составляют 30-60 мс. Количество нейронов в мозге оценивается числом десять в десятой степени, а число связей, возникающих между нейронами, практически бесконечно. Таким образом, за счет временных параметров функционирования и множественности связей нейроны обладают потенциально неограниченными возможностями к функциональному объединению в целях обеспечения мыслительной деятельности. Принято считать, что сложные функции мозга, и в первую очередь мышление, обеспечиваются системами функционально объединенных нейронов.

Нейронные коды. Проблема кодов, т.е. "языка", который использует мозг человека на разных этапах решения задач, является первоочередной. Фактически эта проблема определения предмета исследования: как только станет ясно, в каких формах физиологической активности нейронов отражается (кодируется) мыслительная деятельность человека, можно будет вплотную подойти к пониманию ее нейрофизиологических механизмов.
До недавних пор основным носителем информации в мозге считалась средняя частота последовательности импульсов, т.е. средняя частота импульсной активности нейрона за короткий промежуток времени, сопоставимый с реализацией того или иного умственного действия. Мозг сравнивали с информационно-управляющим устройством, языком которого является частота. Однако есть основания полагать, что это не единственный вид кода, и, возможно, существуют и другие, учитывающие не только временные факторы, но и пространственные, обусловленные взаимодействием нейрональных групп, расположенных в топографически разнесенных отделах мозга.
Весомый вклад в решение этой фундаментальной проблемы внесли исследования Н.П. Бехтеревой и ее сотрудников.

Нейронные корреляты мыслительных операций. Изучение импульсной активности нейронов глубоких структур и отдельных зон коры мозга человека в процессе мыслительной деятельности проводилось при помощи метода хронически вживленных электродов. Первые данные, свидетельствующие о наличии закономерных перестроек частотных характеристик импульсной активности (паттернов) нейронов были получены при восприятии, запоминании и воспроизведении отдельных вербальных стимулов.
Дальнейшие исследования в этом направлении позволили выявить специфические особенности процессов ассоциативно-логической обработки человеком вербальной информации вплоть до различных смысловых оттенков понятий. В частности было установлено, что смысловая значимость стимула может кодироваться частотой разряда нейронов, т.е. паттерны текущей частоты активности нейронов некоторых структур мозга способны отражать общие смысловые характеристики слов.
Оказалось также, что паттерн текущей частоты разрядов функционально объединенной группы нейронов можно рассматривать как структуру или последовательность, включающую несколько компонентов. Эти компоненты, представленные всплесками (или падениями) частоты разрядов, возникают на определенных стадиях решения задачи и, по-видимому, отражают включение или переключение работы нейронов на новый этап решения задачи.
Таким образом, при изучении динамики импульсной активности нейронов в определенных областях головного мозга были выявлены устойчивые пространственно-временные картины (паттерны) этой активности, связанные с конкретным видом мыслительной деятельности человека. После выделения таких паттернов можно достаточно точно определять, где и когда в мозге человека будут развиваться определенные изменения активности нейронных объединений в процессе решения задач определенного типа. При этом закономерности формирования паттернов импульсной активности нейронов по ходу выполнения испытуемым различных психологических тестов иногда позволяли предсказывать результат выполнения конкретной ассоциативно-логической операции.

(ПАТТЕРН (в психофизиологии) – «узор», структура, форма, пространственное или временное распределение стимулов, процессов. Под паттерном в ЦНС понимается конкретный состав систем, по отношению к которым специализированы нейроны данной структуры, количественное соотношение нейронов, принадлежащих к разным системам. Под паттерном ВП понимается форма ответа, соотношения его отдельных компонентов.)

Детектор ошибок – популяции нейронов, реагирующие селективно на ошибочное выполнение задания. Данная реакция была названа детекцией ошибок (ДО), а зоны головного мозга, где это явление было обнаружено, – «детекторами ошибок».

Впервые феномен детекции ошибок, был описан в работе Н.П. Бехтеревой и В.Б. Гречина в 1968 году^[2]. Открытие было основано на данных о воспроизводимых изменениях медленных физиологических процессов, а именно напряжении кислорода в области хвостатых ядер и таламуса. В дальнейшем было показано, что в мозгу имеются отдельные нейронные популяции, реагирующие именно на ошибочное выполнение деятельности. Такие нейронные популяции были обнаружены как в подкорковых структурах (хвостатые ядра, бледный шар, таламус), так и в коре (Поля Бродмана 1–4, 7, 40).

Детектор ошибок работает на бессознательном уровне, обеспечивая устойчивое функциональное состояние головного мозга, и, тем самым, поддерживая «правильное» поведение человека. Физиологический механизм его работы заключается в постоянном мониторинге и сравнении информации о текущем состоянии с моделью, находящейся в краткосрочной или долгосрочной матрице памяти. Активация детектора ошибок происходит при рассогласовании деятельности с ее планом, точнее, с хранящейся в мозгу матрицей. При этом у человека возникает чувство дискомфорта, ощущение, что он что-то забыл, или определенная реакция на неверное поведение. Таким образом, бессознательный механизм детекции ошибок повышает качество выполнения рутинных действий и поддерживает верную модель поведения у человека.