Нейробиологи узнали, почему мыши намеренно ошибаются во время обучения 

Чтобы изучить взаимосвязь между обучением и нейронной активностью в сенсорной коре головного мозга — части коры больших полушарий, которая получает и обрабатывает информацию от органов чувств, — авторы нового исследования провели серию экспериментов по обучению лабораторных мышей. Статья об этом вышла в журнале Nature.

Исследовательская группа под руководством Селин Дрие (Céline Drieu) и Кишор Кучибхотла (Kishore Kuchibhotla) учила зверьков лизать трубочку при одном звуке и не лизать — при другом. Впервые проследить активность отдельных клеток при обучении «в реальном времени» в сенсорной коре удалось с помощью метода двухфотонной кальциевой визуализации.

Как показали результаты, мыши поняли, что нужно делать примерно за 20-40 попыток. Хотя новообретенное «знание» отразилось в нейронной активности, животные продолжали совершать ошибки: например, лизали трубку в неподходящий момент. Такое поведение, по мнению нейробиологов, свидетельствует о намеренном «экспериментировании» со стороны зверьков.

«Раньше считалось, что для полного усвоения новой задачи мышам требуются сотни или тысячи попыток. Однако зверьки оказались умнее и тестировали границы новой информации, уже зная правила», — объяснил Кучибхотла.

Более того, активное участие в ассоциативном обучении принимала первичная слуховая кора А1 (небольшой участок в сенсорной коре головного мозга), которая формировала «высшие» сигналы и обеспечивала так называемые когнитивные надстройки. Значит, именно эта область была ответственна за процесс быстрого обучения, кодируя связь «стимул — действие — награда». 

Интересно, что, когда мыши научились новым навыкам и безошибочно выполняли задания, «высокоуровневая» активность в слуховой коре снижалась (то есть становилась «не нужна» для рутинного выполнения задачи). По паттернам нейронной активности ученые также смогли различить «естественные» ошибки от «намеренных».

Полученные результаты, по мнению авторов нового исследования, применимы ко многим видам животных и даже к человеку и показали, что информацию можно усвоить быстрее, чем считалось до сих пор. Ученые также отметили, что области головного мозга, ответственные за первичную обработку сигналов, могут играть критически важную роль в формировании ассоциаций и механизмов обучения на ошибках.