В постоянно меняющемся мире животным, в том числе и людям, необходимо быстро адаптироваться к окружающей среде и учиться принимать решения, которые приводят к наилучшему результату. В большинстве случаев такое обучение происходит на основе непосредственного опыта: когда животное сталкивается с выбором между двумя конкретными предметами или событиями, оно обращается к предыдущему опыту, связанному с теми же вариантами. Однако животные с более развитым мозгом, такие как обезьяны и мартышки, также могут предполагать исход решения, основываясь на знании аналогичных ситуаций в прошлом, даже если они не сталкивались с этими конкретными вариантами раньше. Таким образом, процесс принятия решений часто включает в себя баланс между стратегиями поведения, основанными на опыте и знаниях.
У приматов за этот баланс отвечает орбитофронтальная кора (ОФК) мозга. Она не только принимает непосредственное участие в принятии решений, но и помогает “обновлять” внутренние ценности, которые приматы используют для оценки того, насколько хорош тот или иной вариант. Более того, орбитофронтальная кора, по-видимому, необходима для правильной оценки вариантов, с которыми у индивида нет непосредственного опыта. Несмотря на эти знания, точные роли ОФК в принятии решений и то, зависят ли эти роли от отдельных нейронных путей, остаются неясными, а также довольно сложными для изучения.
К счастью, как сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, исследовательской группе из Японии удалось пролить свет на этот вопрос. Используя современный подход, разработанный командой, они избирательно включали и выключали различные нейронные пути, идущие из ОФК, у обезьян во время выполнения новых поведенческих задач, выявляя их независимые функции. Исследование проводилось под руководством Кея Оямы и руководителя группы Такафуми Минамимото из Национального института квантовых наук и технологий.
В поведенческих задачах, использовавшихся в экспериментах, макаки должны были выбирать между двумя представленными им изображениями, а в качестве награды в зависимости от выбора давалось заранее определенное количество сока. Вскоре обезьяны научились ассоциировать изображения с количеством сока, которое они получат. Исследователи периодически меняли набор изображений, предъявляемых животным, а также меняли значения вознаграждения, в результате чего худшие варианты становились лучшими и наоборот. В целом эти задания проверяли способность обезьян учиться на опыте (методом проб и ошибок) и решать знакомые им ситуации (методом умозаключений на основе знаний).
Пока обезьяны выполняли эти задания, исследователи использовали генетически введенный химический переключатель, называемый хемогенетическим рецептором, который мог эффективно включать и выключать нейроны ОФК при введении определенного препарата. С помощью компьютерной томографии, позитронно-эмиссионной томографии и магнитно-резонансной томографии команда смогла оценить эффект локального введения препарата, временно заглушающего различные нейронные пути, идущие из ОФК.
Наблюдая за тем, как менялись показатели обезьян, исследователи смогли определить функции этих путей. Они обнаружили, что путь ОФК, соединяющийся с хвостатым ядром, необходим для адаптации на основе опыта, в то время как путь ОФК, соединяющийся с медиодорсальным таламусом, важен для адаптации на основе знаний.
Поскольку мозг обезьян удивительно похож по строению на наш собственный, из полученных результатов можно сделать важные выводы, относящиеся к человеку. “Одно из ключевых следствий нашей работы заключается в том, что она может помочь объяснить, почему люди по-разному подходят к одной и той же ситуации. Некоторые люди могут больше полагаться на метод проб и ошибок, в то время как другие предпочитают более систематический подход, основанный на предварительных знаниях. Различия в стилях мышления, или “шаблонах мышления”, могут быть связаны с тем, как мозг каждого человека активирует эти специфические схемы, и понимание этих вариаций может помочь нам разработать индивидуальные стратегии для улучшения навыков принятия решений и решения проблем для тех, кто может испытывать трудности с одним конкретным типом мышления”, - говорит Минамимото.
Кроме того, понимание точной роли мозговых структур очень полезно при исследовании невропатологий и психических расстройств. “Наши результаты могут способствовать разработке новых методов лечения психических и неврологических расстройств, таких как обсессивно-компульсивное расстройство, когда пациенты испытывают трудности с адаптацией к меняющимся ситуациям. Нацелившись на конкретные мозговые цепи, участвующие в этих двух стратегиях, мы, возможно, сможем создать более эффективные методы лечения, которые помогут восстановить сбалансированное мышление”, - комментирует Ояма. “Наконец, наше исследование может найти применение в искусственном интеллекте и робототехнике, где понимание мозговых цепей может вдохновить более адаптивные системы, переключающиеся между различными методами решения проблем в зависимости от ситуации”.
Хотя мозг, несомненно, является одной из самых больших загадок в известной вселенной, подобные исследования - это шаг к более четкому пониманию того, как он работает под капотом, как в наших головах, так и в головах наших собратьев-животных.
Национальный институт квантовых наук и технологий, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
