Какие профессии востребованы сегодня?
Подробнее
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
2 июня
Даниил Сухинов
6 543

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
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 20:46
Мария Азарова

Авторы нового исследования решили ретроспективно измерить неравенство в отношении здоровья, сравнив смертность политиков со смертностью населения, которое они представляют.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

Вчера, 14:41
Мария Азарова

Эсминец, «который сражался, словно линкор» и затонул во время боя между американцами и японцами осенью 1944 года, покоится на глубине 6895 метров в Тихом океане.

24 июня
Сергей Васильев

Пятно AR3038 — сегодня самое крупное на Солнце — за сутки выросло еще сильнее и стало в два с половиной раза больше Земли.

24 июня
Александр Березин

Новое видео из зоны боевых действий показывает работу систем HIMARS — колесных пусковых установок реактивной артиллерии американского производства. Впрочем, по ряду причин они не смогут оказать заметное влияние на боевые действия. Несмотря на это, их применение может привести к серьезной эскалации конфликта в ином плане.

2 июня
Алиса Гаджиева

Значительная часть научного сообщества отрицает само существование культуры Ацтатлан.

28 мая
Александр Березин

Флот продемонстрировал возможность наносить неперехватываемые ракетные удары на расстоянии, делающим его опасным для авианосных групп противника.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: