Как улучшить мозг? Выпуск 33: «пряник» нужен, но только по существу

Зависит ли качество выполнения задания от последующего вознаграждения, и какие задания при этом выполняются лучше – вопрос, в поиске ответа на который помогли обезьяны. Учёные из США, проводившие исследование, выяснили, что дофаминергическая система может представлять собой значительный активатор работы неостриатума, о чём сообщает Frontiers in Systems Neuroscience.

Местоположения регистрируемых нейронов у обезьян E (панели в верхнем ряду) и N (панели в нижнем ряду). Маленькие открытые круги указывают на места в базальных ганглиях, где сделаны записи. Места записей проиллюстрированных клеток обозначены стрелками. В нижнем правом углу фотография дорсолатеральной поверхности мозга обезьяны Е. Источник: Randall J. Nelson et al


В эксперименте изучалась связь работы неостриатума – части мозга, отвечающей за регуляцию движений и участвующей в интегративных процессах. Наиболее выраженные связи он имеет с таламусом и сенсорными полями коры, но также связан и с чёрной субстанцией.

Обезьяны, участвующие в эксперименте, должны были выполнять ряд моторных заданий. Исследователи выяснили, что перед движением активируются нейроны стриатума, проявляя так называемую «предвигательную» активность – в случае, когда ничего не было известно о вознаграждении. Однако «предвигательная» активность могла как развиться в импульс, так и погаснуть, поэтому учёные пытались непосредственно выяснить, какие факторы это определяют.

В работе показано, что лучшая корреляция меду активностью нейронов и качеством выполняемых движений возникает (ну конечно же) в случае гарантированной награды. Эти результаты указывают на то, что предсказуемость вознаграждения за правильную работу сопровождается более тесной связью между степенью премоторной активности нейронов (активности двигательной коры) и энергией кинематики моторных событий.

 

ЭМГ-активность (электромиографическая) между движениями сгибания (A) и разгибания (B) как в испытаниях с определённой наградой (красные треугольники), так и с неопределённой (голубые треугольники) Каждый треугольник представляет собой среднее проявление мышечной активности по меньшей мере для 40 испытаний, записанных последовательно с разных мышц, зашифрованных аббревиатурами. Видно, что движения с определённой наградой происходят по шкале времени более быстро (энергия кинематики выше). Источник: Randall J. Nelson et al


Казалось бы, ничего удивительного – если бы не одно «но». Конечно, мы всё делаем лучше, если ждём вознаграждения, но как это работает? Не лучше ли сначала получить награду, а потом действовать? Как мозг стимулируется именно ожиданием?

«Псевдонаграждённые» обезьяны (которым дали награду, даже если они не выполнили задания) не показали никаких улучшений связи качества движений с «предвигательной» активностью нейронов стриатума. Оказалось, что значительная часть нервных клеток этой области мозга моделируется импульсами от других нейронов, которые должны предшествовать началу их собственной активности.

Высказано предположение о том, что в качестве мощных модуляторов двигательных ядер могут выступать дофаминергические нейроны коркового и подкоркового уровней. Также это подтверждают исследования, показывающие, что активность нейронов стриатума более тесно связана с качеством движений в новых поведенческих условиях, а за ощущение «новизны» у нас также во многом отвечает чёрная субстанция.

И правда: в этой работе, где использовалось множество методов – от ЭЭГ до регрессионного анализа – продемонстрировано, что чёрная субстанция принимает серьёзное участие в сенсомоторной активности, которая взаимосвязана с вниманием, решительностью и мотивацией. Таким образом дофамин не только постфактум определяет получаемое удовольствие от процесса, но и играет роль его яркого модулятора до.

Процесс же ожидания вознаграждения оказался лучше самого вознаграждения. Тот факт, что нейрональная активность стриатума лучше коррелирует с кинематикой движения при определённых вознаграждениях, даёт ценную информацию в свете нейропротезирования верхних конечностей. Но ждать конкретных выводов предстоит ещё далеко не один эксперимент.


Текст: Дарья Тюльганова

Neostriatal Neuronal Activity Correlates Better with Movement Kinematics under Certain Rewards by Ioan Opris1, Mikhail A. Lebedev and Randall J. Nelson in Front. Neurosci. August 2016

https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00336

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *