Как мозг решает, стоит ли продолжать — или когда сдаться: исследование нейробиологов

Будут ли мыши упорствовать в выполнении задачи, исследовать новые варианты или сдадутся, зависит от активности трех типов нейронов в мозге, показали эксперименты в Университетском колледже Лондона (UCL). Их результаты и выводы изложены на страницах Nature.

Световой переключатель

Три типа нейронов — выделяющих нейромедиаторы ГАМК, глутамат и серотонин — в срединном ядре шва мышей генетически модифицировали так, чтобы их можно было включать и выключать светом. Затем подопытных грызунов посадили в коробку с 20 неизвестными им предметами.

Мыши тратили примерно равное количество времени на реализацию одной из трех стратегий: взаимодействовали с одним объектом, хватая, перенося или кусая его; исследовали варианты путем взаимодействия с множеством объектов за короткий промежуток времени; или игнорировали объекты и прекращали взаимодействие.

Подавление ГАМКергических нейронов заставляло мышей удерживать внимание на одном объекте и реже переключаться на другие. Активация глутаматергических нейронов — даже всего на две секунды — наоборот, способствовала усилению любопытства: мыши чаще и быстрее переходили от изучения одного объекта к другому.

Даже кратковременное подавление серотонинергических нейронов погружало мышей в отстраненное состояние. Выяснилось также, что в этом процессе задействована латеральная хабенула — небольшая структура в среднем мозге.

Другой эксперимент, в котором мышам нужно было искать пищевую награду в Т-образном лабиринте, подтвердил эти результаты.

«Когда мы подавляли ГАМКергические нейроны, животные чаще выбирали текущий или знакомый вариант, даже если он не сулил награды. При активации глутаматергических нейронов животные охотнее переключалось с варианта с вознаграждением на другие. А при подавлении серотонинергических нейронов — отстранялись от задачи», — рассказала системный нейробиолог Соня Ховер из UCL.

Срединное ядро шва обычно не действует в одиночку — оно получает сигналы от префронтальной коры, области мозга, участвующей в оценке затрат и выгод решений.

Поведенческий выбор также зависит от других областей ствола мозга, включая соседнее дорсальное ядро шва, а также дофамина и норадреналина, напомнил поведенческий нейробиолог Марк Уолтон из Оксфордского университета.

«Остается открытым вопрос, когда и как разные нейромедиаторы формируют поведенческие приоритеты, особенно на длительных временных масштабах», — заметил он.

А как у людей?

Предстоит еще подтвердить, работают ли эти механизмы у людей схожим образом. Но если это так — открываются многообещающие перспективы в лечении нейропсихиатрических состояний, обусловленных дисбалансом трех поведенческих стратегий, надеется Хофер.

Например, чрезмерное стремление к повторяющимся действиям и поведению можно наблюдать у людей с обсессивно-компульсивным расстройством и аутизмом. Напротив, патологическое отстранение и отсутствие мотивации характерны для большого депрессивного расстройства, а чрезмерное любопытство и неспособность к упорству с задачей наблюдаются при синдроме дефицита внимания и гиперактивности.