Исследование, проведенное на мышах под руководством нейробиологов из Гарвардской медицинской школы, является первым, в котором сочетаются структурный, функциональный и поведенческий анализы для изучения того, как связи между нейронами поддерживают процесс принятия решений. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
«Как устроен мозг, чтобы помогать принимать решения, – это большой и фундаментальный вопрос, а нейронные схемы – как нейроны связаны друг с другом – в областях мозга, важных для принятия решений, изучены недостаточно хорошо», – говорит Вей-Чунг Аллен Ли, доцент нейробиологии.
В ходе исследования перед мышами была поставлена задача выбрать, какой путь пройти в лабиринте, чтобы найти вознаграждение. Исследователи обнаружили, что решение мыши пойти налево или направо активирует последовательные группы нейронов, что приводит к подавлению нейронов, связанных с противоположным выбором. Специфические связи между группами нейронов могут помогать формировать решения, отключая нейронные пути для альтернативных вариантов.
Эксперименты включают в себя помещение мыши в лабиринт виртуальной реальности и запись нейронной активности, когда она принимает решения. Подобные опыты показали, что при выборе животным левого или правого пути срабатывают разные, но взаимосвязанные наборы нейронов.
Ли работает в новой области нейронаук под названием коннектомика, которая направлена на составление комплексной карты связей между нейронами в мозге. По его словам, цель состоит в том, чтобы выяснить, «какие нейроны разговаривают друг с другом и как нейроны организованы в сети».
Новое исследование было посвящено области мозга, называемой задней теменной корой или интегративным центром, получающим и обрабатывающим информацию от различных органов чувств и помогающим в принятии решений.
«Нам было интересно понять, как возникает нейронная динамика в этой области мозга, которая важна для принятия навигационных решений», – говорит Ли. «Мы ищем правила взаимодействия – простые принципы, которые служат основой для вычислений мозга при принятии решений».
В лаборатории ученые регистрировали нейронную активность, когда мыши бежали по Т-образному лабиринту виртуальной реальности. За несколько секунд до этого мышам подавался сигнал, указывающий, в какой части лабиринта – левой или правой – будет находиться награда. В лаборатории были использованы мощные микроскопы, чтобы составить карту структурных связей между теми же нейронами, которые регистрировались во время выполнения задания в лабиринте.
Ученые выделили возбуждающие нейроны – те, которые активируют другие клетки, – и тормозные, которые подавляют. Было обнаружено, что определенный набор возбуждающих нейронов активируется, когда мышь решает повернуть направо, «правоповоротные» нейроны активируют набор тормозных нейронов, которые сдерживают активность «левоповоротных» нейронов. Иначе обстояло дело, когда мышь решала повернуть налево.
«Когда животное делает выбор в пользу одного из вариантов, схема нейронов может помочь стабилизировать этот выбор, подавляя другие варианты», – говорит Ли. Это может быть механизмом, который помогает животному поддерживать принятое решение и предотвращает изменение мышления. Полученные результаты должны быть подтверждены на людях.
Исследователи видят множество направлений для будущих исследований. Одно из них – изучение связей между нейронами, участвующими в принятии решений, в других областях мозга.
[Фото: ru.123rf.com]