Международная команда ученых под руководством специалистов из американской Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор выяснила, что происходит с мозгом по мере накопления опыта в выполнении какой-либо задачи. Естественно, у грызунов. Результаты исследователи изложили в статье в журнале Neuron.
Credit:Anne K. Churchland et al. / Neuron 2019
«Мы записали активность сотен нейронов одновременно и изучали то, что с ними происходило во время обучения. Никто не знал, как животные или люди познают структуру задачи и что при этом происходит с нейронами. В большинстве исследований, посвященных принятию решений, используются уже обученные животные», — говорит Анна Черчланд (Anne K. Churchland), одна из авторов работы.
Исследователи подавали подопытным мышам сигналы в виде одновременных вспышек и пощелкиваний. Те же же должны были «сообщать» о том, с какой скоростью поступают сигналы. Для этого исследователи сначала ограничили животным доступ к воде, а затем установили три поилки с носиками. Когда грызун был «готов» к началу испытания, он должен был лизнуть средний из них. Затем он получал сигнал и, в зависимости от его скорости, лизала правый (высокая) или левый (низкая) носик. За правильные ответы мыши получали воду.
Credit:Anne K. Churchland et al. / Neuron 2019
Во время обучения исследователи наблюдали за мозгом животных с помощью двухфотонного микроскопа, который позволяет изучать живые ткани на глубине более миллиметра.
В среднем животные поняли, что от них требуется и начали уверенно выполнять задания за четыре недели. Если в самом начале обучения нейроны, отвечавшие за действия мышей, активировались только после принятия решения, то к концу эксперимента они включались еще до него. Иными словами, сначала мыши каждый раз обдумывали свои действия, а затем уже заранее знали, что от них требуется.
«Мы смогли как бы прочитать мысли животного, предсказать его действия прежде, чем оно их совершит. Когда ты новичок в чем-то, твой мозг совершает много действий, и в них вовлечены разные нейроны. Но потом, когда вырабатывается навык, ты лишь оттачиваешь его – и мы смогли выявить эту активность», — рассказывает Черчланд.
Чтобы предсказывать действия животных, исследователи создали нейросеть, которая анализировала активность их мозга. К концу эксперимента она могла предсказать решения грызунов с точностью до 90 процентов.
Также нейросеть позволила более детально изучить работу отдельных типов нейронов – возбуждающих и тормозящих. В частности, исследователи установили, что тормозящие нейроны во время принятия решения действуют строго избирательно. Исследователи рассчитывают, что дальнейшие наблюдения помогут больше узнать о том, как познание сказывается на поведении, и понять, как работает процесс принятия решений.
«Мы узнали много нового о принятии решений, связанных с чувственными стимулами: о том, как субъект делает правильный и неправильный выбор, сколько времени требуется на принятие этих решений, как будет выглядеть нейронная активность во время их принятия. Теперь, я надеюсь, мы сможем лучше понять, почему существуют избирательные подсети мозга, как они помогают принимать лучшие решения и как они работают во время обучения», — заключает Черчланд.
Текст: Алла Салькова
Excitatory and Inhibitory Subnetworks Are Equally Selective during Decision-Making and Emerge Simultaneously during Learningby Farzaneh Najafi, Gamaleldin F. Elsayed, Robin Cao, Eftychios Pnevmatikakis, Peter E. Latham, John P. Cunningham, Anne K. Churchland in Neuron. Published November 2019.
doi:10.1016/j.neuron.2019.09.045
Читайте материалы нашего сайта в Facebook, ВКонтакте, Яндекс-Дзен, Одноклассниках и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram
Credit: Kenyoung Kim, Wonkyu Ju and Mark Ellisman, National Center for Microscopy and Imaging Research, University of California, San Diego Недаром говорят, что глаз —…
Недавно подтверждена безопасность для человека одного из перспективных препаратов для лечения болезни Гентингтона – HTTRx, представляющего собой короткий синтетический нуклеотид. Препарат показал свою эффективность на…
Куда деваются воспоминания при болезни Альцгеймера? Буквально за несколько лет при этой патологии человек может потерять не только картину прошлых событий, но и весь жизненный…
«Если много нервничать, могут выпасть волосы», — это утверждение вроде бы не подвергается сомнению. Тем более, что эксперименты на животных показали, что стресс может провоцировать…
Японские ученые из Центра наук о мозге при институте RIKEN нашли способ диагностировать шизофрению по волосам, вернее, по их фолликулам. Как они пришли к этому,…
Южнокорейские исследователи из Университета Донгук смогли облегчить симптомы болезни Альцгеймера у мышей, изменив ДНК нейронов. Об успехах они рассказали в статье в журнале Nature Neuroscience….
Новый подход к лечению болезни Гентингтона создали американские исследователи. Они научились исправлять когнитивные дефекты, характерные для этого заболевания, с помощью искусственно засланных в нервную систему…