Мозг имеет план действий еще до того, как мы это поймем — исследование

Американские нейроученые экспериментально выяснили, какие процессы происходят в мозге при принятии решений. Алгоритм отследили на уровне нейронов. Исследование проводили на обезьянах, сообщает Earth.com.

Эксперимент заключался в том, что макак резус научили определять, какой цвет доминирует на картинке. Во время исследования обезьяны делали выбор между красным и зеленым. На одних рисунках увидеть правильный вариант было легко, на других сложнее. Пока макаки определялись, ученые изучали поведение их нейронов.

Для этого подопытным особям в дорсальную премоторную кору имплантировали массив из 48-96 электродов. Технология называется Utah Array. Сначала животным открывают черепную коробку. Далее в нужный исследователям участок мозга на глубину 1–1,5 мм вводится сетка из электродов.

После операции макака восстанавливается до полного выздоровления и только тогда привлекается к эксперименту. С имплантом особи могут жить годами, если это нужно для длительных исследований. Но ученые пытаются создать животным максимально комфортные условия.

Наружу выводится коннектор и крепится на черепе. Во время эксперимента к коннектору подключали провода, чтобы записывать нейронную активность на оборудование. В цитируемом исследовании эти данные фиксировали синхронно с движениями обезьян, чтобы проверить последовательность.

Доцент Принстонского института нейронаук Татьяна Энгель (Tatiana A. Engel) стала старшим автором этого исследования. Кроме нее, над экспериментом работали также ученые из Стэнфордского и Бостонского университетов, Лаборатории Колд Спринг Харбор. Все четыре научных учреждения расположены в США. Результаты опубликовали в журнале Nature.

Ранее считалось, что мыслительные процессы слишком сложны, чтобы найти в них какую-то четкую структуру или последовательность. Эксперимент с обезьянами показал, что это реально. Более того, можно сформировать пространственную карту мышления, на которой отслеживать движение сигналов между нейронами.

Эксперимент показал, что при выборе, какое действие совершить, нейроны активируются и передают сигнал в общем направлении в пределах единого паттерна — включаются последовательно, согласованно и повторяемо. Процесс отслеживается еще до того, как макака примет осознанное решение, что она хочет пошевелить конечностью.

Это можно представить на примере посещения ресторана. Вы еще листаете меню, а ваш мозг уже знает, что вы выберете. И нейроны начинают передавать сигнал действия еще до того, как вы осознанно примете решение.

Учёная Татьяна Энгель сравнивает этот процесс со спуском лыжников с горы. Они могут стартовать в разное время, двигаться по разным траекториям, но в конечном итоге все окажутся в долине. Их движение может показаться хаотичным, но на самом деле является слаженным, потому что все они направляются к одной цели.

Условная долина мышления — это осознанное принятое решение. Например, мы чешем нос или открываем холодильник. Спуск лыжников с горы — это процесс принятия решения, когда нейроны начинают слаженно действовать еще до конечного результата.

Исследование может пригодиться при лечении шизофрении, биполярного и пограничного расстройств и тому подобное. Если мы понимаем, как должны работать нейроны, то способны отследить и отклонения от нормы. Это знание также может быть полезным при производстве новых препаратов.

Ранее науке уже было известно, как на нейронном уровне происходит планирование. Международная команда ученых под руководством Нью-Йоркского университета проследила взаимодействие между префронтальной корой головного мозга и гиппокампом, что позволяет нам вообразить будущие последствия наших решений. Исследование было опубликовано в журнале Nature Neuroscience.