Нейробиологи узнали, что заставляет наш мозг удивляться и как это помогает в обучении
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Черные дыры, возможно, не такие «сломанные» объекты, как считалось полвека. Автор нового исследования показал, что даже в рамках Общей теории относительности черная дыра может избежать сингулярности — точки, где законы физики перестают работать. Если он прав, новая теория гравитации для «спасения» физики внутри космических «монстров» не понадобится.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии