Непредсказуемое поведение мышей в экспериментах по обучению: Окно в их сложный разум

В новаторском исследовании, проведенном учеными Массачусетского технологического института, мыши вновь оказались интересными объектами для нейробиологических экспериментов. Исследование было направлено на то, чтобы понять, как мыши обучаются за счет вознаграждения, и расшифровать их поведение во время экспериментов по обучению. Полученные результаты не только пролили свет на тонкости познания мышей, но и стали ценным инструментом для будущих исследований.

Задача, поставленная перед мышами, на первый взгляд проста: повернуть колесо влево или вправо, чтобы получить вознаграждение, и адаптироваться при изменении направления движения. Нейротипичные люди быстро понимают оптимальную стратегию - придерживаться направления, которое работает до тех пор, пока не перестанет работать, а затем немедленно переключиться. Однако люди, страдающие шизофренией, с трудом справляются с этой задачей. Удивительно, но мыши продемонстрировали способность к обучению стратегии "выиграл - остался, проиграл - переключился", но отказались полностью ей следовать.

Исследователей озадачил тот факт, что мыши, несмотря на способность формировать основанную на умозаключениях модель окружающей среды, не придерживались оптимальной стратегии. Даже когда награда постоянно находилась на одной стороне, мыши время от времени пробовали другую сторону. По словам Мриганки Сур, профессора Ньютона из Института обучения и памяти Пиковера и факультета мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института, "удивительно то, что они не придерживаются этой стратегии. Даже в одном блоке игры, где вы знаете, что награда на 100 процентов на одной стороне, время от времени они пробуют другую сторону".

Одним из объяснений того, что мыши отклоняются от оптимальной стратегии, является их неспособность запомнить ее. Однако возможен и другой вариант: мыши просто проверяют, не изменились ли правила. В естественных условиях стабильность и предсказуемость встречаются редко, поэтому мыши могут быть склонны отклоняться от оптимального режима, чтобы не упустить потенциальное вознаграждение. Нхат Ле, аспирант из лаборатории Сур, предполагает, что "мыши умнее, чем мы им приписываем".

Независимо от причин, лежащих в основе смешанных стратегий мышей, исследователям крайне важно признать и понять такое поведение. Мехрдад Джазаери, доцент кафедры мозга и когнитивных наук Массачусетского технологического института и Института исследований мозга Макговерна, подчеркивает важность признания смещения стратегий мышей. Он говорит: "Это исследование подчеркивает тот факт, что, в отличие от общепринятого мнения, мыши, выполняющие лабораторные задания, не обязательно придерживаются стационарной стратегии, и предлагает вычислительно строгий подход для обнаружения и количественной оценки таких нестационарных стратегий".

В исследовании также представлен математический инструмент, позволяющий исследователям обнаруживать и количественно оценивать нестационарность поведения мышей. Учет смены стратегий поведения мышей позволяет исследователям лучше интерпретировать алгоритмы и механизмы, лежащие в основе анализа нейронной активности.

Это исследование не только дает ценные сведения о процессах принятия решений мышами, но и опровергает предвзятые представления об их когнитивных способностях. Пока ученые продолжают разгадывать тайны мозга, изучение поведения мышей в экспериментах по обучению оказывается бесценным инструментом.