Ученые идентифицировали нейроны, которые обрабатывают результаты действий

Часть взвешивания любого решения включает в себя рассмотрение последствий, которые оно повлечет за собой, и теперь ученые выявили нейроны в мозге, которые, похоже, кодируют результаты действий, чтобы их можно было правильно оценить.

Исследование проводилось на мышах, но исследователи считают, что оно может быть широко применимо и к человеческому мозгу. Полученные результаты основываются на результатах многих предыдущих исследований, в которых была обнаружена связь между частью мозга, называемой стриатумом, и решениями, которые связаны с оценкой результатов.

В данном случае группа исследовала нейронную активность, связанную с принятием решений о соотношении затрат и выгод, когда действие может иметь как положительные, так и отрицательные результаты. Варианты, с которыми мы сталкиваемся, часто имеют баланс риска и вознаграждения, о котором необходимо думать.

В ходе экспериментов с мышами исследователи смогли выявить определенную группу нейронов, которые активизировались во время принятия таких решений - и особенно в тех случаях, когда поведение приводило к не ожидаемому результату, что является признаком адаптации.

"Большая часть этой активности мозга связана с неожиданными результатами, потому что если результат ожидаем, то учиться уже нечему", - говорит нейробиолог Бернард Блум, бывший сотрудник Массачусетского технологического института (MIT).

"Мы видим, что происходит сильное кодирование как неожиданных вознаграждений, так и неожиданных негативных результатов".

В ходе исследования мышей обучали крутить колесо влево или вправо. Каждый поворот приводил к положительному (капля воды с сахаром) и отрицательному (небольшой глоток воздуха) результату.

Со временем мыши научились максимизировать уровень вознаграждения и минимизировать количество воздушных затяжек. Однако вероятность каждого исхода постоянно менялась исследователями, что заставляло мышей постоянно корректировать свое поведение.

Последующая активность мозга, зарегистрированная в стриосомах - скоплениях нейронов в стриатуме - варьировалась в зависимости от того, были ли действия "хорошими" или "плохими", как и ожидалось. Однако исследователи также заметили множество нейронов, кодирующих связь между действиями и обоими типами результатов.

Более сильные реакции наблюдались, когда происходило неожиданное - когда поворот колеса приводил к другому результату, чем в предыдущий раз. Ученые считают, что эти "сигналы об ошибках" помогают мозгу решить, когда пора изменить подход к задаче.

"Похоже, стриосомы в основном следят за фактическими результатами", - говорит Блум. "Решение о том, выполнять действие или нет, которое, по сути, требует интеграции нескольких результатов, вероятно, происходит где-то ниже в мозге".

Предыдущие исследования связывали стриосомы с сообщениями, посылаемыми в другие части мозга - например, сообщениями о том, как планировать движение или когда вырабатывать дофамин, химическое вещество мозга, обеспечивающее вознаграждение. Они являются неотъемлемой частью решений о том, действовать или нет, и любых последующих вознаграждений.

Но поскольку некоторые нейроны, принимающие "решения", работают как при хороших, так и при плохих результатах, легко понять, как этот процесс может пойти не так.

"Наша способность совершать движения или мысли так, как мы это называем нормальным образом, зависит от этих различий, и если они размываются, это приводит к серьезным проблемам", - объясняет нейробиолог Энн Грейбиел из Массачусетского технологического института.

Это может быть причиной нервно-психических расстройств, включая тревогу и депрессию, когда небольшие нарушения в нейронных сетях, выявленные исследователями, могут привести к импульсивному принятию решений на одном конце шкалы и параличу от нерешительности на другом.

Если наш мозг запутался в том, что такое "хорошо" и что такое "плохо", это может привести к принятию решений, которые вредны для нас. Более глубокое понимание того, как работает эта нейронная активность, может в конечном итоге улучшить лечение таких состояний.

Исследование также может быть полезным для понимания решений, которые мы принимаем каждый день, например, съесть или не съесть мороженое вместо более здорового варианта: есть краткосрочное вознаграждение в виде сладости, но потенциально долгосрочный негатив, когда речь идет о весе и физической форме.

"С точки зрения ценности, [эти два результата] можно считать одинаково хорошими", - говорит Блум.

"Мы обнаружили, что стриатум также знает, почему они хороши, и знает, каковы преимущества и стоимость каждого из них. В некотором смысле, активность там отражает гораздо больше о потенциальном результате, чем просто вероятность того, что вы его выберете".

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.