Обнаружены нейроны, которые помогают человеку адаптироваться к изменениям

Нейроны, расположенные в передних отделах мозга, проявляют наибольшую активность, когда исход ситуации непредсказуем, что указывает на их участие в процессе принятия решений, обучении и развитии когнитивной гибкости. Исследование, проведенное учеными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе на крысах, может помочь в создании новых методов терапии, направленных на коррекцию ригидных моделей мышления – таких, какие наблюдаются при тревожных расстройствах и зависимостях. У людей с этими нарушениями, как выяснилось, присутствуют аналогичные типы нейронов.

Орбитофронтальная кора – область мозга, расположенная прямо над глазами у людей и крыс, – активируется, когда мы испытываем эмоции, ощущаем вкусы и запахи или получаем удовольствие от удачного выбора. Нейробиологи установили, что эта зона также играет важную роль в обучении, основанном на вознаграждении. Такое обучение происходит, когда за "правильное" решение следует награда, а за "неправильное" – нет. Оно считается гибким, если человек или животное изначально не знают, какой вариант принесет вознаграждение, и должны постепенно выявить закономерность или условия, ведущие к успеху.

По сути, обучение через вознаграждение – это процесс, в котором стремление к положительному результату побуждает продолжать попытки, преодолевая разочарование и неудачи, пока не будет усвоен правильный способ действия. Поскольку орбитофронтальная кора состоит из разных типов нейронов, ученые разработали метод, позволивший наблюдать главным образом за "пирамидальными клетками". Эти нейроны активировались, когда крысы выполняли задания на гибкое обучение с вознаграждением – например, касались определённых точек на сенсорном экране, чтобы получить пищевую награду.

Исследователи вводили в мозг животных маркер кальция, широко применяемый в нейровизуализации, так как он светится во время нейронной активности. Дополнительно использовался модифицированный вирус, несущий синтетические рецепторы, которые позволяли "отключать" нейроны: препарат, связывающийся с этими рецепторами, подавлял активность клеток. В череп крыс вживляли миниатюрный источник света и крошечную камеру, чтобы фиксировать активность нейронов во время выполнения заданий. Сначала животные получали награду за любое действие, но постепенно задания усложнялись, а вероятность вознаграждения снижалась. На финальном этапе вероятность получения награды составляла 70% для одного выбора и лишь 30% для другого.

В ходе эксперимента исследователи быстро обнаружили нейроны, которые активировались именно в момент принятия решения. Команда анализировала процесс обучения при разных уровнях неопределенности на протяжении нескольких дней и заметили, что в периоды, когда орбитофронтальная кора была полностью отключена, результаты резко ухудшались. Крысы теряли способность оценивать, какой выбор приносит больше выгоды, и, как следствие, испытывали трудности с обучением в условиях возросшей неопределенности.