• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
02.06.2022
Даниил Сухинов
7 022

Нейробиологи узнали, что заставляет наш мозг удивляться и как это помогает в обучении  

5.1

Исследователи из Массачусетского технологического института детально изучили реакцию мозга на неожиданные события, механизм принятия решений, а также то, как чувство удивления помогает в обучении и какую роль во всем этом играет норадреналин.

Большая часть норадреналина в головном мозге вырабатывается двумя ядрами голубого пятна (по одному в каждом полушарии). Нейроны голубого пятна помечены зеленым флуоресцентным белком / © Gabi Drummond

Норадреналин (или норэпинефрин) — один из основных нейромодуляторов, воздействующий на нейроны во многих областях головного мозга, но вырабатывающийся в основном глубоко в его недрах, в клетках голубого пятна (области голубоватого цвета в стволе мозга). Он участвует во множестве функций мозга, включая возбуждение, повышение бдительности, память, обучение и состояние беспокойства. Дисфункция голубого пятна, дегенерация системы производства или распознавания норадреналина считаются признаками таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона. 

В новом исследовании команда из Массачусетского технологического института (США) решила изучить роль голубого пятна в конкретном типе обучения — обучения с подкреплением, или методом проб и ошибок. Для этого авторы обучали мышей нажимать на рычаг, когда они слышали высокочастотный звуковой сигнал, и ничего не делать в случае низкочастотного сигнала. Когда грызуны правильно реагировали на высокочастотный сигнал, они получали воду, но если нажимали на рычаг, когда слышали низкочастотный звук, то получали неприятную струйку воздуха. 

Помимо этого, животных обучили сильнее и решительнее (по сути, быстрее) нажимать на рычаг, когда высокочастотные звуки становились громче. Когда их громкость сигнала была ниже, мыши были менее уверены в том, следует им нажимать или нет, что отражалось на увеличении времени принятия решения.  

Чтобы проверить роль именно голубого пятна в обучении и процессе принятия решений, исследователи подавили его активность у обученных особей. В результате период времени, необходимого на то, чтобы решиться нажать на рычаг, у таких мышей значительно увеличивался. 

Это позволяет предположить, что высвобождение норадреналина голубым пятном помогает рискнуть получить вознаграждение даже в ситуациях, когда выигрыш не гарантирован. Исследователи также обнаружили, что нейроны, которые генерируют этот норадреналиновый сигнал, по-видимому, посылают большую часть нейромодулятора в моторную кору, чтобы стимулировать животное к действию. 

Подробная схема проведения эксперимента (а, b) и результаты исследования / © Mriganka Sur, et al., Nature, 2022

Хотя первоначальный всплеск выработки норадреналина, по-видимому, стимулирует мышей к действию, ученые выяснили, что зачастую встречается второй всплеск, происходящий уже после завершения обучения и испытания. Когда в конце испытуемые получали ожидаемое вознаграждение, эти всплески были небольшими. Однако, когда результат получался неожиданным (например, если мышь получала неприятную струйку воздуха вместо ожидаемой заслуженной награды), всплески выработки нейромодулятора оказались намного больше. 

«В последующих испытаниях такая мышь с гораздо меньшей вероятностью нажмет на рычаг, если не будет уверена в том, что получит вознаграждение. Животное постоянно корректирует свое поведение, — объяснил профессор нейробиологии в отделе изучения мозга и когнитивных функций Массачусетского технологического института и главный автор исследования Мригангка Сур (Mriganka Sur). — Хотя мышь уже усвоила задачу, она корректирует свое поведение в зависимости от того, что только что сделала». 

Подопытные также демонстрировали всплески выработки норадреналина в испытаниях, когда получали неожиданное вознаграждение. Эти всплески, по-видимому, распространяли норадреналин во многие части мозга, включая префронтальную кору, ответственную за планирование сложного поведения, принятие решений и другие высшие когнитивные функции. Подобная реакция на неожиданные события позволяла корректировать результаты обучения и лучше выполнять задачу на последующих стадиях исследования. 

В дальнейшем авторы работы планируют изучить возможное взаимодействие норадреналина с другими нейромодуляторами, особенно дофамином, который, как известно, тоже реагирует на неожиданное вознаграждение. Кроме того, ученые надеются узнать больше о том, каким образом префронтальная кора сохраняет информацию о сигналах от голубого пятна, чтобы помочь животным улучшить свои результаты в будущих испытаниях.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 16:17
Андрей

Международная группа исследователей пересмотрела происхождение теплокровности, проанализировав вымерших предков амниот. Авторы изучили ранее не рассматривавшийся признак эндотермных организмов — маленькие эритроциты.

Вчера, 14:14
Руслан Руслан

Британский научный обозреватель Дэвид Робсон разбирает в New Scientist причины ухудшения качества спермы у мужчин во всем мире. Naked Science перевел статью, где исследователи пытаются понять причины этого явления и ищут способы обратить ее вспять.

Вчера, 15:15
Юлия Трепалина

Ученые давно заметили связь между уровнем образования и продолжительностью жизни людей. Новое исследование показало, что дополнительные годы учебы коррелируют не только со снижением риска смерти, но и с замедлением биологического старения.

Вчера, 16:17
Андрей

Международная группа исследователей пересмотрела происхождение теплокровности, проанализировав вымерших предков амниот. Авторы изучили ранее не рассматривавшийся признак эндотермных организмов — маленькие эритроциты.

Вчера, 14:14
Руслан Руслан

Британский научный обозреватель Дэвид Робсон разбирает в New Scientist причины ухудшения качества спермы у мужчин во всем мире. Naked Science перевел статью, где исследователи пытаются понять причины этого явления и ищут способы обратить ее вспять.

28 февраля
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: