Нейрохірурги з’ясували, як мозок адаптується до нових умов

Потрапляючи в нові умови, людина здатна їх оцінити, а потім вибрати найбільш підходящі дії. Що відбувається у мозку, коли ми приймаємо рішення у незнайомій для себе ситуації, пояснили медики зі США та Канади. Вони порівняли специфічну активність нейронів із поведінкою зграї птахів.

Коли людина вчиться чогось нового, працює зокрема гіпокамп — галузь головного мозку, яка бере участь у формуванні емоцій, запам’ятовуванні, орієнтації у просторі. Саме активність гіпокампу допомагає переводити інформацію з робочої пам’яті у довготривалу та «закріплювати» нещодавно освоєний маршрут. Однак виявилося, що роль цієї галузі у навчанні ще більша, ніж передбачалося.

Нейрохірурги з Каліфорнійського технологічного інституту (США), Університету Торонто (Канада), Колумбійського університету (США) та Седарс-Синайського медичного центру (США) з’ясували, що ухвалення рішень на основі абстрагування та логічних висновків повністю залежить від нейронів гіпокам. Перше дослідження, в якому розумна поведінка в нових умовах вперше описується з погляду процесів головного мозку, опублікував журнал Nature.

«Абстрагування дозволяє нам ігнорувати несуттєві деталі та зосереджуватись на інформації, яка необхідна, щоб діяти. Логічний висновок — це використання знань для обґрунтованих припущень про навколишній світ. Обидва процеси важливі для пізнання та навчання», пояснили автори публікації.

В рамках дослідження під час діагностики епілепсії вчені імплантували в мозок 17 пацієнтам електроди. Потім учасників експерименту попросили виконати завдання на комп’ютері та фіксували активність їхнього мозку.

Пацієнтам кілька разів показували чотири картинки: з людиною, мавпою, автомобілем та автобусом. Вони повинні були натиснути кнопку ліворуч або праворуч — ту, яка відповідає правильній назві об’єкта на зображенні. Після кожної відповіді учасники дослідження отримували повідомлення із текстом «правильно» або «неправильно». Коли люди запам’ятали всі правильні відповіді та навчилися вибирати їх за допомогою кнопок, правила змінилися на протилежні. Правильним у разі став вважатися той варіант із двох запропонованих, який учасники експерименту ще вибирали.

Багато пацієнтів швидко зрозуміли, що змінилося, і самостійно вивели найкращі відповіді без спеціального заучування — зробили логічний висновок. У цей момент дослідники зафіксували активність тисяч нейронів у гіпокампі, яка нагадувала летючу зграю птахів або натовп уболівальників на стадіоні, які спонтанно починають співати разом. Поведінка нервових клітин вказувала на те, що в учасників експерименту сформувалися абстрактні, концептуальні знання, необхідні виконання завдання. У тих, хто не зміг знайти правильних відповідей у ​​нових умовах, такої активності в мозку не виявили.

Деякі пацієнти не могли розібратися в правилах, що змінилися, з опорою на попередній досвід відповіді на запитання. Проте після усної інструкції від дослідників вони зорієнтувалися, а мозку сформувалася така ж нейронна структура, як в учасників дослідження, які впоралися з новим завданням самостійно.

«Це найважливіше відкриття показує, що вербальне введення може призвести до уявлень, які в іншому випадку потрібно довго отримувати на власному досвіді».

Особливо примітно, що виявлена ​​специфічна активність нейронів локалізується лише у гіпокампі. Це не тільки говорить про його провідну роль у засвоєнні абстрактних знань та формуванні логічних висновків, а й відкриває перспективи для лікування захворювань, що його вражають. Наприклад, результати роботи допоможуть краще зрозуміти, чому порушується прийняття рішень у пацієнтів із хворобою Альцгеймера, обсесивно-компульсивним розладом та шизофренією.