Как мозг решает, стоит ли продолжать попытки или пора остановиться

«Довольно примечательно, что манипуляция определенными нейронными подтипами в срединном ядре шва опосредует определенное стратегическое поведение», — говорит нейробиолог Роджер Марек из Квинслендского института мозга в Брисбене, Австралия, который не принимал участия в работе.

Необходимо подтвердить, контролируются ли эти виды поведения таким же образом у людей, но если это так, то это может помочь при определенных нейропсихиатрических состояний, которые связаны с дисбалансом в трех поведенческих стратегиях, говорит соавтор статьи Соня Хофер. и системный нейробиолог из UCL.

Например, чрезмерно высокая тяга к повторению знакомых действий и повторяющегося поведения может наблюдаться у людей с обсессивно-компульсивным расстройством и аутизмом, говорит она. И наоборот, патологическая отстраненность и отсутствие мотивации являются симптомами депрессивного расстройства, а чрезмерное стремление к новым исследованиям и неспособность упорно выполнять задачу наблюдаются при синдроме дефицита внимания и гиперактивности. «Возможно, изменения в частоте срабатывания определенных типов клеток срединного шва могут способствовать определенным аспектам этих состояний», — говорит Хофер.

Исследователи генетически сконструировали три типа нейронов, которые выделяют нейротрансмиттеры ГАМК, глутамат и серотонин в срединном ядре шва мышей, чтобы экспрессировать светочувствительный белок. Такие нейроны можно включать и выключать с помощью света. Затем мышей помещали в коробку с 20 объектами, которые они никогда раньше не видели.

Группа контрольных мышей тратила примерно одинаковое количество времени на реализацию каждой из трех стратегий: упорство во взаимодействии с одним объектом путем его захвата, переноски или укуса; исследование своих возможностей путем взаимодействия со многими объектами в течение короткого периода времени; или игнорирование объектов и отключение.

Когда исследователи подавляли производство ГАМК, мыши дольше работали с отдельными объектами и реже переключались между ними. Активация глутамата — даже всего на две секунды — заставляла мышей тратить больше времени на быстрые прыжки от одного объекта к другому, что указывает на повышенный интерес к новому и активную исследовательскую стратегию. Даже кратковременное подавление серотонина заставляло мышей проводить больше времени в отключенном состоянии, — задача их не интересовала.

Исследователи наблюдали те же эффекты переключения поведения и в другом эксперименте, когда мышей обучали ожидать пищевого вознаграждения в определенном месте в Т-образного лабиринта. «Когда мы подавляли ГАМК, животные больше упорствовали в выборе знакомого варианта, даже когда этот вариант больше не приносил вознаграждения», — говорит Хофер. — «При активации глутамата животное переключалось с варианта с высоким вознаграждением на выбор других вариантов. А при подавлении серотонина животные просто теряли интерес к задаче».

Срединного ядро шва обычно не действует в одиночку; оно получает сигналы от префронтальной коры, области мозга, которая участвует в оценке затрат и выгод от принятого решения.

Поведенческий выбор также зависят от других областей ствола мозга, включая соседнее дорсальное (верхнее) ядро шва, а также нейротрансмиттеров дофамина и норадреналина, говорит нейробиолог Марк Уолтон из Оксфордского университета, Великобритания. — «Ключевой открытый вопрос заключается в том, когда и как эти различные химические нейротрансмиттеры формируют поведенческие приоритеты, особенно в длительных временных масштабах».

Ученые отмечают, что нейроны, генерирующие нейротрансмиттеры ГАМК и глутамат, — меняют исследовательскую стратегию: будет животное более упорным в своем выборе или предпочтет более поверхностный, но быстрый поиск. Но серотонин играет, в определенном смысле центральную роль: если животное не ждет серотониновой награды, оно просто отказывается от исследования. Так ли это у людей необходимо еще проверить.