Выделенные схемы оценивают неопределенность в мозге, предотвращая использование недостоверной информации для принятия решений.
Взаимодействуя с миром, мы постоянно получаем недостоверную или неполную информацию - от беспорядочных голосов в переполненной комнате до назойливых незнакомцев с неизвестными мотивами. К счастью, новости Массачусетского технологического института сообщают, что наш мозг хорошо оснащен для оценки качества доказательств, которые мы используем для принятия решений, что обычно позволяет нам действовать преднамеренно, не делая поспешных выводов.
Теперь нейробиологи из Института исследований мозга Макговерна при Массачусетском технологическом институте изучили ключевые схемы мозга, которые помогают принимать решения в условиях неопределенности. Изучая, как мыши интерпретируют неоднозначные сенсорные сигналы, они обнаружили нейроны, которые мешают мозгу использовать недостоверную информацию.
Выводы, опубликованные 6 октября в журнале Nature, могут помочь исследователям разработать методы лечения шизофрении и связанных с ней состояний, симптомы которых могут быть, по крайней мере частично, связаны с неспособностью пострадавших людей эффективно оценивать неопределенность.
Неоднозначность декодирования
«Познание во многом связано с обработкой различных типов неопределенности», - говорит доцент кафедры мозговых и когнитивных наук Массачусетского технологического института Майкл Халасса, объясняя, что мы все должны использовать неоднозначную информацию, чтобы делать выводы о том, что происходит в мир. Часть работы с этой двусмысленностью включает в себя признание того, насколько мы можем быть уверены в своих выводах. И когда этот процесс дает сбой, он может резко исказить нашу интерпретацию окружающего мира.
«На мой взгляд, расстройства шизофренического спектра на самом деле представляют собой расстройства, связанные с нарушением правильного понимания причин событий в мире и того, что думают другие люди», - говорит Халасса, практикующий психиатр. По его словам, у пациентов с этими расстройствами часто формируются твердые убеждения, основанные на событиях или сигналах, которые большинство людей отвергли бы как бессмысленные или не относящиеся к делу. Они могут предположить, что скрытые сообщения встроены в искаженную аудиозапись, или беспокоиться о том, что смеющиеся незнакомцы замышляют против них заговор. Такие вещи не невозможны, но бред возникает, когда пациенты не понимают, что они крайне маловероятны.
Халасса и постдоктор Аргия Мукерджи хотели узнать, как здоровый мозг справляется с неопределенностью, и недавние исследования, проведенные в других лабораториях, дали некоторые подсказки. Функциональная визуализация мозга показала, что, когда людей просят изучить сцену, но они не уверены, на что обратить внимание, активизируется часть мозга, называемая медиодорсальным таламусом. Чем меньше указаний люди получают для выполнения этой задачи, тем активнее работает медиодорсальный таламус.
Таламус - это своего рода перекресток внутри мозга, состоящий из клеток, которые соединяют отдаленные области мозга друг с другом. Его медиодорсальная область посылает сигналы в префронтальную кору, где сенсорная информация интегрируется с нашими целями, желаниями и знаниями для управления поведением. Предыдущая работа в лаборатории Халасса показала, что медиодорсальный таламус помогает префронтальной коре настраиваться на правильные сигналы во время принятия решений, корректируя сигналы по мере необходимости при изменении обстоятельств. Интересно, что у больных шизофренией эта область мозга менее активна, чем у других.
Работая с постдоком Норманом Ламом и научным сотрудником Ральфом Виммером, Халасса и Мукерджи разработали серию экспериментов на животных, чтобы изучить роль медиодорсального таламуса в преодолении неопределенности. Мышей обучали реагировать на сенсорные сигналы в соответствии со звуковыми сигналами, которые предупреждали их, следует ли сосредоточиться на свете или звуке. Когда животным давали противоречивые сигналы, они должны были выяснить, какое из них было представлено наиболее заметно, и действовать соответственно. Экспериментаторы варьировали неопределенность этой задачи, манипулируя количеством и соотношением признаков.
Разделение труда
Манипулируя и записывая активность мозга животных, исследователи обнаружили, что префронтальная кора вовлекалась каждый раз, когда мыши выполняли эту задачу, но медиодорсальный таламус был нужен только тогда, когда животным давали сигналы, которые оставляли они не уверены, как себя вести. Халасса говорит, что в мозгу существовало простое разделение труда. «Одна область заботится о содержании сообщения - это префронтальная кора, - а таламус, кажется, заботится о том, насколько точен ввод».
В медиодорсальном таламусе Халасса и Мукерджи обнаружили подмножество клеток, которые были особенно активны, когда животным предъявлялись противоречивые звуковые сигналы. Эти нейроны, которые напрямую связаны с префронтальной корой, являются тормозными нейронами, способными подавлять передачу сигналов ниже по течению. Поэтому, когда они срабатывают, говорит Халасса, они эффективно мешают мозгу действовать на основе недостоверной информации. Клетки другого типа были ориентированы на неопределенность, возникающую при разреженной передаче сигналов. «Существует специальная схема для интеграции доказательств во времени, чтобы извлечь смысл из такого рода оценки», - объясняет Мукерджи.
Поскольку Халасса и Мукерджи исследуют эти цепи более глубоко, приоритетом будет определение того, нарушены ли они у людей, страдающих шизофренией. С этой целью сейчас они изучают схемы на животных моделях расстройства. Надежда, по словам Мукерджи, состоит в том, чтобы в конечном итоге воздействовать на дисфункциональные цепи у пациентов, используя неинвазивные, целенаправленные методы доставки лекарств, которые в настоящее время разрабатываются. «У нас есть генетическая идентичность этих цепей. Мы знаем, что они экспрессируют определенные типы рецепторов, поэтому мы можем найти лекарства, нацеленные на эти рецепторы», - говорит он.«Тогда вы можете специально ввести эти препараты в медиодорсальный таламус для модуляции цепей в качестве потенциальной терапевтической стратегии».
Эта работа финансировалась за счет грантов Национального института психического здоровья.
Публикуется с разрешения MIT News. Прочтите исходную статью.