Человеческое поведение часто объясняется в терминах невидимых сущностей, таких как мотивация, любопытство, тревога и уверенность. Остается неясным, кодируются ли эти ментальные сущности определенными нейронами в определенных областях мозга.
Профессор Адам Кепекс из лаборатории Колд-Спринг-Харбор ответил на некоторые из этих вопросов в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature. Полученные результаты могут привести к разработке более эффективных методов лечения обсессивно-компульсивных расстройств, навязчивых азартных игр и других психических расстройств.
Команда изучала орбитофронтальную кору головного мозга - область, критически важную для принятия решений как у людей, так и у животных. Повреждение этой области мозга затрудняет принятие решений. В известном примере Финеас Гейдж, железнодорожный рабочий, пережил чрезвычайные повреждения в этой области, когда железный прут пронзил его череп во время взрыва. Гейдж выжил и его личность и навыки принятия решений остались прежними.
Кепекс и его лаборатория решили выяснить, как нейроны в орбитофронтальной коре кодируют ментальные переменные, такие как мотивация или уверенность.
"Мы хотели понять, как нейроны кодируют эти таинственные сущности, какова логика за этим, какова архитектура орбитофронтальной коры", - сказал Кепекс.
Наблюдая за нейронной активностью в головном мозге крыс, принимающих сложные решения, команда выявила новую, неожиданную структуру в функциональной организации орбитофронтальной коры.
Исследователи стремятся определить, какие сообщения представляет собой такая нервная активность. Стандартный подход заключается в определении того, какие особенности окружающего мира волнуют нейрона (какие из них повышают его активность) и к каким особенностям он нечувствителен (отсутствие изменений в активности). Например, в зрительной коре нейроны настроены на края объектов, и каждый нейрон имеет предпочтение для по-разному ориентированных краев.
"Когда вы имеете дело с ментальными переменными, возникает вопрос: "Как я могу их определить? - добавляет профессор Кепекс.
Ключевым моментом было использование математических моделей поведения выбора для вычисления уверенности в правильности принятого решения. Этот подход дал довольно конкретные предсказания о том, как выглядит представление о доверии с точки зрения наблюдаемых переменных, таких как сложность решения или какой выбор был сделан. Оказалось, что многие орбитофронтальные нейроны согласуются с этими предсказаниями, их активность увеличивается или уменьшается с формально определенной уверенностью в принятии решения.
Предыдущие исследования орбитофронтальной коры головного мозга выявили сходные ментальные переменные, но в отличие от других областей мозга, таких как зрительная кора, в их ответах не было порядка, и сложность кодирования была озадачивающей.
Чтобы разобраться в этой путанице, профессор Кепекс и его команда выбрали другой подход.
Аспирантка Джунья Хирокава, ныне доцент Университета Досиша в Киото, Япония, записала большие популяции нейронов орбитофронтальной коры и использовала сложные методы машинного обучения, чтобы понять их паттерны активности. Команда обнаружила, что нейроны распадаются на отдельные функциональные группы. И каждая группа нейронов кодируется для различных ментальных переменных, таких как уверенность в принятии решения или ценность вознаграждения, выявляя доселе не подозреваемую высокоструктурированную организацию.
Наконец, ученые задались вопросом, поддерживаются ли эти функциональные группы Специализированной анатомической структурой. Для этого команда использовала сконструированные вирусы, нацеленные на конкретную группу нейронов, которые посылают соединения в стриатум, часть мозга, важную для обновления или переосмысления ценности выбора. Они наблюдали за активностью этих нейронов и обнаружили, что они кодируют другую ментальную переменную-величину вознаграждения, увеличивающую активность, когда ожидаемая награда была низкой.
"Послушайте, возможно, есть анатомическая логика, которая является частью этой функциональной логики", - сказал Кепекс.
Деконструкция этой логической взаимосвязи между тем, как нейроны функционируют во время выполнения различных задач, и тем, как они физически структурированы в мозге, может также открыть такие возможности, как лечение психических расстройств, например, более точное стимулирование мозга пациентов с тяжелой депрессией, болезнью Паркинсона и другими типами заболеваний.
Загадочная ось во Вселенной совпадает с осью нашей Солнечной системы
Как раз тогда, когда нам кажется, что мы начинаем познавать Вселенную, новая загадка выбивает это представление из космологии. Будь то люди XVII века, которые наконец-то поняли, что живут на скале,…
Острова теряют биоразнообразие, которое делало их уникальными
Острова издавна служили естественными лабораториями для изучения эволюции и экологии, вдохновляя на создание основополагающих идей, начиная от теории эволюции Дарвина и заканчивая самой островной биогеографией. Новые исследования показывают, что многие…
Причиной коллапса цивилизаций бронзового века назвали изменения орбиты Земли
Климатологами из Швеции удалось установить, что катастрофу бронзового века, случившуюся в XII веке до нашей эры, спровоцировали изменения в орбите Земли, сделавшие климат Леванта и Балкан более засушливым. Об этом…
МО: за ночь над регионами России сбили 133 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ и акваторией Черного моря 133 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи в период…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ один человек погиб, 12 были ранены
ВСУ атаковали территорию Белгородской области порядка 90 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще 12 получили ранения, сообщил врио губернатора региона Александр Шуваев в "Максе". "За минувшие…
ВС России поразили предприятие «Смарт интеллиджент систем» в Киеве
Армия России поразила в Киеве предприятие "Смарт интеллиджент систем", производившее беспилотники, сообщили в Минобороны РФ. Предприятие осуществляло производство беспилотных летательных аппаратов различных модификаций и комплектующих к ним. В том числе…
Чувство родной земли помогает оставаться людьми в цифровую эпоху
Мы неизбежно дорастём до представления о том, что любая земля свята. Человеку земля нужна как союзни...
Человеческий мозг может хранить информации в 1000 раз больше, чем считалось
Человеческий мозг ежедневно выполняет триллионы вычислений, потребляя при этом примерно столько же э...
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".