Команда нейробиологов из Гарвардской медицинской школы провела пионерское исследование на мышах, впервые объединив структурный, функциональный и поведенческий анализы для изучения того, как нейронные связи поддерживают процесс принятия решений. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.
"Понимание того, как мозг организован для облегчения принятия решений, является фундаментальным вопросом, а нейронные схемы в областях мозга, ответственных за принятие решений, изучены недостаточно глубоко", — отмечает Вей-Чунг Аллен Ли, доцент кафедры нейробиологии.
В рамках исследования мышам предлагалось выбрать направление в лабиринте для получения награды. Учёные выяснили, что решение мыши идти влево или вправо активирует последовательные группы нейронов, что приводит к подавлению нейронов, связанных с альтернативным выбором. Специфические нейронные связи между группами могут способствовать формированию решений, отключая пути для других вариантов.
Эксперименты включали помещение мыши в виртуальный лабиринт и запись её нейронной активности во время принятия решений. Эти опыты показали, что при выборе левого или правого пути активируются разные, но взаимосвязанные наборы нейронов.
Ли специализируется в коннектомике — новой области нейронаук, направленной на создание подробной карты нейронных связей мозга. По его словам, цель состоит в том, чтобы узнать, "какие нейроны взаимодействуют друг с другом и как они организованы в сети".
Новое исследование было сосредоточено на задней теменной коре мозга, известной также как интегративный центр, который получает и обрабатывает информацию от разных органов чувств и помогает в принятии решений.
"Нас заинтересовало, как возникает нейронная динамика в этой области мозга, важной для навигационных решений", — говорит Ли. "Мы стремимся найти правила взаимодействия — простые принципы, лежащие в основе вычислительных процессов мозга при принятии решений".
В лаборатории учёные регистрировали нейронную активность мышей, бегущих по Т-образному виртуальному лабиринту. За несколько секунд до этого им подавался сигнал, указывающий, с какой стороны — слева или справа — будет находиться награда. С использованием мощных микроскопов была составлена карта структурных связей между теми же нейронами, активность которых фиксировалась во время выполнения задания.
Исследователи идентифицировали возбуждающие нейроны, которые активируют другие клетки, и тормозные — те, которые подавляют активность. Обнаружилось, что определённая группа возбуждающих нейронов активируется, когда мышь решает повернуть направо; эти "правоповоротные" нейроны стимулируют тормозные нейроны, подавляющие "левоповоротные" нейроны. Аналогичная ситуация наблюдалась, когда мышь выбирала поворот налево.
"Когда животное делает выбор в пользу одного варианта, нейронная схема может помочь закрепить этот выбор, подавляя остальные варианты", — объясняет Ли. Это может быть механизмом, который позволяет животному поддерживать принятое решение и предотвращать его изменение. Однако полученные результаты ещё предстоит подтвердить в исследованиях с участием людей.
Учёные видят множество перспектив для будущих исследований. Одно из направлений — изучение нейронных связей, участвующих в принятии решений, в других областях мозга.
