Как мозг строит модели будущего и действует согласно этим моделям
Память не только сохраняет воспоминания, но и позволяет прогнозировать будущее.
Мозг спонтанно организует жизненный опыт в воспоминания, которые могут быть мысленно восстановлены и воспроизведены в нужный момент времени. Эти воспоминания о прошлых событиях частично определяют восприятие и поведение человека, например, выделяют стратегии решения, доказавшие свою эффективность в прошлом.
Предполагается, что ключевая область гиппокампа, известная как область CA1, поддерживает способность извлекать соответствующие воспоминания для прогнозирования будущих результатов, создавая прогностические модели, которые примерно представляют, что может произойти при различных сценариях. Хотя многие нейробиологи занимаются изучением этой гипотезы, способы создания и обновления моделей памяти пока изучены мало.
Исследователи из Больницы для больных детей в Торонто и Университета Торонто провели исследование, посвященное формированию прогностических моделей в области гиппокампа CA1. Результаты исследования показывают активность нейронов CA1 в мозге мыши, когда она учится выполнять задание, делая прогнозы на основе своего предыдущего опыта.
«Когда мы думаем о памяти, мы часто представляем ее как способ вспомнить наш прошлый опыт — своего рода "устройство для воспоминаний"", — говорит Пол Франкленд, соавтор работы. — "Но можно взглянуть на память и с другой стороны: как она работает при предсказании будущего. Именно этот вопрос мы изучали: как наш прошлый опыт позволяет нам предвидеть будущее?»
Как мозг предсказывает будущее
В рамках своего эксперимента Франкленд и его коллеги обучили 80 мышей решать головоломки, в которых требовалось различать разные звуки, чтобы получить за это пищевое вознаграждение. Головоломки, которые они решали, подчинялись одному и тому же общему правилу, которое позволяло мышам предсказывать, что может произойти, если они будут вести себя определенным образом.
Постепенно мыши научились не только решать отдельные задачи, но и усвоили правило, лежащее в основе всех головоломок. В конечном итоге они стали применять это правило в последующих испытаниях, эффективно решая новые головоломки, с которыми они раньше не сталкивались.
«В процессе обучения мышей и наблюдения за ними мы также наблюдали за нейронной активностью в гиппокампе — области мозга, которая важна для решения подобных головоломок», — говорит Франкленд. - «Примечательно, что как только мыши "поняли", т.е. выучили правило, мы заметили, что их нейронная активность перешла в устойчивое состояние. Мы считаем, что именно это состояние соответствует прогностической модели, которая позволяет мышам делать предсказания будущих событий на основе их прошлого опыта».
В целом результаты, полученные группой исследователей, подтверждают, что область CA1 гиппокампа способствует развитию прогностических моделей, объединяя воспоминания о прошлых событиях с новой сенсорной информацией.
Франкленд говорит: «Нас интересует, какие факторы влияют на то, насколько эффективно в гиппокампе формируются прогностические модели. Может быть, стресс нарушает формирование этих моделей, а, может быть, такие модели быстрее формируются на ранних этапах развития — в молодом мозге, который имеет меньший опыт познания мира и нуждается в быстром формировании моделей того, как этот мир устроен».