Как наш мозг принимает решения?

13.03.2015

По мнению исследователей из Института Науки и Технологии Окинавы (Япония), ключевой частью мозга, участвующей в принятии решений, является стриатум (полосатое тело), чья работа построена по принципу иерархии, сравнимому с деятельностью крупных компаний, в состав которых входят генеральный директор, менеджеры среднего звена и младшие сотрудники.

 

Полосатое тело является частью базальных ганглиев - внутреннего ядро мозга, ответственного за процесс принятия решений и осуществления действий. Нейрофизиологами было выделено три зоны в стриатуме - вентральная, дорсомедиальная и дорсолатеральная, имеющие различные роли в мотивации, адаптации и ежедневных (привычных) действиях, соответственно.

 

Однако исследователи из Института Науки и Технологии Окинавы обнаружили, что эти части не работают отдельно, а только во взаимодействии и иерархии - как в большой компании, где руководители принимают решения, делегируют задачи менеджерам среднего звена, а те в свою очередь дают указания сотрудникам, выполняющим конкретные действия.

 

«До настоящего времени еще никто из ученых не рассматривал функции всех трех частей полосатого тела в одном научном опыте», -  заявил Доктор Макото Ито, научный сотрудник отдела нейрофизиологических исследований при Институте Науки и Технологии Окинавы, возглавивший исследование. «Мы заметили, что разные области полосатого тела ответственны за один и тот же тип поведения, но при этом играют в нем разные роли».

 

Полученные результаты были опубликованы в он-лайн версии журнала «Нейрофизиология» 24 февраля 2015 года.

 

Чтобы выяснить, какую функцию выполняет каждая из частей, исследователи подключили небольшие электроды к мозгу крысы. С помощью электродов измерялось, как часто нейроны в каждом из отделов были активны во время выполнения заданий крысами, в которых они должны были осуществить выбор между двумя норами, основанный на вероятности получения кусочка сахара в качестве вознаграждения. В первом эксперименте крысам не было предоставлено выбора, вероятность получения вознаграждения была постоянной при выборе любой из нор протяжении нескольких недель, чтобы крысы приспособились к этим условиям. В ходе второго эксперимента со свободным выбором вероятность вознаграждения варьировала, требуя от крыс адаптации и серьезного подхода к их выбору.

 

Исследователи доказали, что, хотя три зоны стриатума имеют различные роли, они работают вместе в разных фазах эксперимента.

 

«Все они участвуют в формировании одного и того же поведения», - заявил профессор Кэндзи Дойа, возглавляющий отдел нейрофизиологических исследований при Институте Науки и Технологии Окинавы, еще один член команды исследователей. «Чтобы понять, как работает вся система, нужно рассмотреть ее с точки зрения иерархического подчинения».

 

Вентральный стриатум наиболее активен на ранней стадии, когда крыса решает, будет ли она что-либо предпринимать или нет. В дорсомедиальном стриатуме настраивает уровень активности нейронов, в то время как крыса оценивает ожидаемое вознаграждение для каждого варианта принятии решения, чтобы повернуть налево или направо. Дорсолатеральный стриатум периодически дает короткие импульсы на протяжении всего задания, контролирующие моторику возможных движений.

 

Это сродни тому, как, например, президент компании решил выпустить новый товар, менеджеры среднего звена разработали его концепцию и возможности реализации, а специалисты различных отделов изготовили требуемые детали, согласно своей специализации.

 

Нейрофизиологи уже давно заметили, что существуют отдельные схемы для привычных действий и действий в постоянно меняющихся условиях. В таком случае дорсолатеральный отдел будет более активен, если вероятность получения награды постоянная, а дорсомедиальный отдел будет более активен в ситуациях, где выбор влияет на результат, который требует от крысы умения осваивать новые навыки и адаптироваться к новым условиям. К удивлению исследователей, была выявлена незначительная разница в активности дорсолатерального и дорсомедиального отделов в задачах с фиксированным и свободным выбором в рамках данного исследования.

 

Это был не единственный неожиданный для ученых результат. В отделе нейрофизиологических исследований при Институте Науки и Технологии Окинавы разработаны адаптивные роботы, на которых изучают особенности поведения, основанного на ожидании вознаграждения за выполненное действие. Основным компонентом алгоритма, заданного роботам стала оценка так называемой «ценности действия», которая отслеживает вероятность положительного исхода.  

 

«Мы пользуемся одной и той же переменной для обучения робота и для исследования мозга крысы», - отметил Дойа. «Такой результат не может не удивить».

 

Это наводит на мысль, крысы обладают способностью анализировать потенциальное преимущество выбора левой или правой норы, и данные этого анализа постоянно обновляются после каждого испытания – на таком же принципе построен алгоритм работы робота.

Эта игра запрещена для пользования в гостевом режиме.
Пожалуйста авторизуйтесь или, если Вы новый пользователь,  зарегистрируйтесь. Это бесплатно!

Успехов!