Нейробиологи обнаружили клетки мозга, которые формируют несколько систем координат, чтобы сообщать нам, «где мы находимся» в последовательности поведений. Эти клетки могут воспроизводить различные последовательности действий, точно так же, как музыкальная шкатулка может быть настроена на воспроизведение различных последовательностей тонов. Результаты помогают нам понять алгоритмы, используемые мозгом для гибкого создания сложных поведений, таких как планирование и рассуждение, и могут быть полезны для понимания того, как такие процессы идут неправильно при психиатрических состояниях, таких как шизофрения.
Исследование, опубликованное в Nature, описывает, как ученые из Sainsbury Wellcome Centre в UCL и Оксфордском университете изучали мышей, обучающихся разным поведенческим последовательностям, но с одинаковой структурой. Это позволило команде раскрыть, как мыши обобщают структуры для новых задач, что является отличительной чертой разумного поведения.
«Каждый день мы решаем новые проблемы, обобщая наши знания. Возьмем, к примеру, кулинарию. Когда вы сталкиваетесь с новым рецептом, вы можете использовать свои фоновые знания о похожих рецептах, чтобы сделать вывод о необходимых шагах, даже если вы никогда раньше не готовили это блюдо. Мы хотели понять на детальном клеточном уровне, как мозг достигает этого, а также вывести из этой мозговой активности алгоритмы, используемые для решения этой проблемы», — прокомментировал работу соавтор исследования Мохамади Эль Габи из Университетского колледжа Лондона и Оксфордского университета.
Исследователи дали мышам серию из четырех целевых местоположений. Хотя детали последовательностей были разными, общая структура была одинаковой. Мыши перемещались между целевыми местоположениями (ABC и D), которые повторялись в цикле.
«После испытания достаточного количества последовательностей мыши сделали нечто замечательное — они угадывали часть последовательности, которую они никогда раньше не испытывали. Достигнув D в новом месте в первый раз, они знали, что нужно сразу вернуться к A. Это действие не могло быть запомнено, поскольку оно никогда не испытывалось изначально! Вместо этого это доказательство того, что мыши знают общую структуру задачи и могут отслеживать свое «положение» в поведенческих координатах», — объяснил Эль Габи.
Чтобы понять, как мыши усвоили общую структуру задачи, исследователи использовали кремниевые зонды, которые позволили им записать активность нескольких отдельных клеток из области мозга, называемой медиальной фронтальной корой. Они обнаружили, что клетки коллективно отображали «прогресс достижения цели» животного. Например, одна клетка могла активироваться, когда животное достигло 70% пути к своей цели, независимо от того, где находится цель или как далеко ей нужно было до нее добраться.
«Мы обнаружили, что клетки отслеживали поведенческую позицию животного относительно конкретных действий. Если провести аналогию с готовкой, то клетки заботились о прогрессе в достижении подцелей, таких как нарезка овощей. Подмножество клеток также было настроено на отображение прогресса в достижении общей цели, такой как завершение приготовления еды. Таким образом, клетки «прогресса цели» эффективно действуют как гибкие строительные блоки, которые объединяются для построения поведенческой системы координат», — сказал Эль Габи.
По сути, команда обнаружила, что клетки формируют несколько систем координат, каждая из которых сообщает животному, где оно находится относительно определенного действия. Подобно музыкальной шкатулке, которую можно настроить на воспроизведение любой последовательности тонов, мозг может вместо этого «воспроизводить» поведенческие действия.
Команда сейчас работает над тем, чтобы понять, как эти модели активности встроены в связи мозга, как при изучении нового поведения, так и как они начинают появляться в развивающемся мозге. Кроме того, ранние работы группы и их коллег предполагают, что похожая мозговая активность присутствует в эквивалентных контурах у здоровых людей. Это побудило команду работать с психиатрами, чтобы понять, как эти процессы затрагиваются при таких состояниях, как шизофрения, которая, как известно, задействует те же самые контуры мозга. Это может помочь объяснить, почему люди с шизофренией переоценивают свой прогресс в достижении целей, что приводит к заблуждениям.
Ученые обнаружили огромный мир неизвестной жизни в озерах Земли
Ученые восстановили геномы почти 20 000 водорослей и амеб из озер. Менее чем 1 из 20 совпал с известным родом, зарегистрированным в генетических базах данных. Результаты исследования были опубликованы в…
Древняя нелетающая птица усложняет представление об эволюции крыла
Уникальная окаменелость, найденная в Китае, допускает вероятность того, что некоторые из самых ранних видов птиц так и не поднялись в воздух или же отказались от полета практически сразу после того,…
Ученые выяснили, что стало причиной «Афинской чумы» в 430 году до н.э.
Забывчивость, неприятный запах изо рта, гангрена и неукротимая диарея. Это лишь некоторые из симптомов древней болезни, известной как Афинская чума, хотя возбудитель этого ужасного заболевания оставался загадкой на протяжении 2500…
Пострадавший в Ростовской области и 644 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы
Средства ПВО в течение ночи перехватили и уничтожили 644 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Мужчина получил ранения в результате атаки дронов ВСУ в Аксайском районе Ростовской…
Работа российских аэропортов на фоне вводившихся ограничений. Что известно о ситуации
Временные ограничения на прием и выпуск самолетов вводились вечером 15 октября в столичных аэропортах Внуково, Домодедово, Шереметьево и Жуковский. На данный момент они возобновили работу. Кроме того, ограничения были введены…
Президент Путин передал активы пяти иностранных компаний во временное управление
Президент России Владимир Путин подписал указ, согласно которому активы производителя напольных покрытий Tarkett переходят во временное управление ООО "Управляющая компания "Центр капитал". Кроме того, во временное управление были переданы российские…
Зеленский атаковал ракетами сделку Трампа
Владимир Зеленский пошел наперекор Дональду Трампу. В частности, он отказался выполнить просьбу Бело...
В период раннего заселения Америки люди переживали резкие изменения климата
Белые пески в Нью-Мексико содержат самые древние и достоверные свидетельства присутствия человека в ...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
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)".