Передовые технологии нейровизуализации показали, что гиппокамп — область мозга, отвечающая за память, — также реорганизует воспоминания, чтобы предвосхищать будущие события. Таковы результаты нового исследования в журнале Nature.
«Гиппокамп часто описывают как внутреннюю модель мира в мозге. Мы видим, что эта модель не статична: она обновляется день за днем, пока мозг учится на ошибках прогнозирования. По мере того как последствия становятся ожидаемыми, нейроны гиппокампа начинают реагировать раньше, обучаясь предсказывать, что произойдет дальше», — говорит старший автор статьи Марк Брэндон с кафедры психиатрии Университета Макгилла.
Новый взгляд на обучение в действии
Гиппокамп строит карты физического пространства и прошлого опыта, которые помогают нам осмысливать мир. Известно, что со временем эти карты меняются — паттерны мозговой активности смещаются, и до сих пор этот феномен считался случайным.
Новые данные показывают, что изменения не случайны, а структурированы. Исследователи пришли к такому выводу, отслеживая активность мозга у мышей, пока те учились выполнять задачу с предсказуемым вознаграждением.
«Мы были удивлены результатом, — признается Брэндон. — Нейронная активность, изначально достигавшая пика в момент получения награды, постепенно смещалась на более ранние моменты и в итоге возникала еще до того, как мыши добирались до вознаграждения».
Вместо традиционных электродов, которые могут отслеживать нейроны лишь короткое время, ученые применили новые методы визуализации, заставляющие активные нейроны светиться. Лаборатория Брэндона стала одной из первых в Канаде, где используется эта технология, что позволило команде наблюдать за одними и теми же клетками несколько недель и зафиксировать медленные изменения, часто ускользающие от традиционных методов.
Понимание механизмов обучения и болезни Альцгеймера
Более простые формы обучения, связанные с вознаграждением, уже давно связывают с примитивными нервными контурами, что наглядно продемонстрировали эксперименты Ивана Павлова: животные могут ассоциировать условный сигнал (например, звонок) с пищей. Новые данные указывают, что гиппокамп обеспечивает более сложную версию этого процесса, используя память и контекст для предвидения результатов.
Пациенты с болезнью Альцгеймера часто испытывают трудности не только с воспоминаниями о прошлом, но и с извлечением уроков из опыта и принятием решений. Показав, как здоровый гиппокамп помогает превращать воспоминания в прогнозы, это исследование дает понять, почему обучение и принятие решений нарушаются уже на ранних стадиях недуга, и открывает путь к изучению, как ослабевает этот предсказательный сигнал и чем его можно восстановить.
Нейробиологи выяснили, как мозг строит карты местности во сне
Нейробиологи поняли, как мозг предсказывает будущее
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram