Мозок має план дій ще до того, як ми це зрозуміємо — дослідження

Американські нейронауковці експериментально з’ясували, які процеси відбуваються у мозку під час прийняття рішень. Алгоритм відстежили на рівні нейронів. Дослідження проводили на мавпах, повідомляє Earth.com. 

Експеримент полягав у тому, що макак резус навчили визначати, який колір домінує на зображенні. Під час дослідження мавпи робили вибір між червоним і зеленим. На одних малюнках побачити правильний варіант було легко, на інших складніше. Поки макаки визначалися, науковці вивчали поведінку їхніх нейронів. 

Для цього піддослідним особинам в дорсальну премоторну кору імплантували масив із 48–96 електродів. Технологія називається Utah Array. Спершу тваринкам відкривають черепну коробку. Далі у потрібну дослідникам ділянку мозку на глибину 1–1,5 мм вводиться сітка з електродів. 

Після операції макака відновлюється до повного виздоровлення і аж тоді залучається до експерименту. З імплантом особини можуть жити роками, бо це потрібно для тривалих досліджень.  Але науковці намагаються створити їм максимально комфортні умови. 

Назовні виводиться конектор і кріпиться на черепі. Під час експерименту до конектора під’єднували дроти, щоб записувати  нейронну активність на обладнання. В цитованому дослідженні ці дані фіксували синхронно із рухами мавп, щоб перевірити послідовність. 

Доцентка Принстонського інституту нейронаук Тетяна Енгель (Tatiana A. Engel) стала старшим автором цього дослідження. Окрім неї, над експериментом працювали також вчені з Стенфордського та Бостонського університетів, Лабораторії Колд Спрінг Харбор. Усі чотири наукові установи розташовані в США. Результати опублікували у журналі Nature. 

Раніше вважалося, що розумові процеси надто складні, аби знайти у них якусь чітку структуру чи послідовність. Експеримент з мавпами показав, що це реально. Ба більше, можна сформувати просторову карту мислення, на якій відстежувати рух сигналів між нейронами. 

Експеримент показав, що під час вибору, яку дію вчинити, нейрони активуються і передають сигнал у спільному напрямку в межах єдиного патерну — вмикаються послідовно, узгоджено і повторювано. Процес відстежується ще до того, як макака прийме усвідомлене рішення, що вона хоче поворушити кінцівкою. 

Це можна уявити на прикладі відвідин ресторану. Ви ще гортаєте меню, а ваш мозок уже знає, що ви виберете. І нейрони починають передавати сигнал дії  ще до того, як ви усвідомлено приймете рішення. 

Науковиця Тетяна Енгель порівнює цей процес із спуском лижників із гори. Вони можуть стартувати у різний час, рухатися різними траєкторіями, але в кінцевому результаті всі опиняться у долині. Їхній рух може здатися хаотичним, але насправді є злагодженим, бо всі вони прямують до однієї цілі.

Умовна долина мислення — це усвідомлене прийняте рішення. Наприклад, ми чухаємо носа чи відкриваєм холодильник. Спуск лижників з гори — це процес прийняття рішення, коли нейрони починають злагоджено діяти ще до кінцевого результату. 

Дослідження може стати в нагоді під час лікування шизофренії, біполярного та межового розладів тощо. Якщо ми розуміємо, як мають працювати нейрони, то здатні відстежити і відхилення від норми. Це знання також може бути корисним під час виробництва нових препаратів. 

Раніше науці вже було відомо, як на нейронному рівні відбувається планування. Міжнародна команда вчених під керівництвом Нью-Йоркського університету простежила взаємодію між префронтальною корою головного мозку та гіпокампом, що дозволяє нам уявляти майбутні наслідки наших рішень. Дослідження було опубліковане у журналі Nature Neuroscience.