Мозг теряет гибкость, когда молчат нейроны сомнения: учёные раскрыли, где рождается страх неизвестности

Учёные из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) сделали шаг к разгадке того, как мозг справляется с ситуациями, когда будущее непредсказуемо. В экспериментах на крысах они обнаружили особые нейроны, которые активируются именно тогда, когда нужно сделать выбор без уверенности в результате. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

"Если бы мы обладали полным знанием о том, что произойдет, не нужно было бы учиться и адаптировать поведение. Но так бывает редко. Мы обнаружили эти клетки, настроенные на неопределённость, в орбитальной области фронтальной коры, и считаем, что они необходимы для обучения", — рассказала профессор Алисия Искьердо с факультета психологии UCLA.

Где в мозге рождаются сомнения

Орбитофронтальная кора — область мозга, расположенная прямо над глазами, — отвечает за эмоции, принятие решений, восприятие вкусов и запахов. Её роль в обучении с подкреплением известна давно, но теперь стало ясно, что она особенно активна, когда поведение требует гибкости — то есть когда результат выбора непредсказуем.

Команда Искьердо выявила пирамидальные клетки, которые активировались у крыс во время задач на "гибкое обучение". Животные должны были выбирать между вариантами, дающими награду (еду) с вероятностью 70% или 30%. Когда условия постоянно менялись, крысы учились перестраивать стратегию.

"Крыса должна постоянно адаптироваться к меняющейся среде. Мы обнаружили субпопуляции нейронов в этой конкретной области фронтальной коры, которые проявляют больший интерес к задаче по мере роста неопределённости", — пояснил первый автор исследования Хуан Луис Ромеро-Соса.

Как проводили эксперимент

Чтобы "увидеть" активность отдельных нейронов, учёные ввели в мозг крыс кальциевый маркер и вирус с синтетическими рецепторами, играющими роль биологических выключателей. Через прозрачную вставку в черепе камера фиксировала активность клеток в реальном времени.

По мере усложнения задач уровень неопределённости увеличивался, и именно в эти моменты активировались особые нейроны в орбитофронтальной коре. Когда исследователи блокировали эту область препаратом, эффективность обучения заметно падала.

"Крысы реже делали лучший выбор. Мы также обнаружили снижение адаптивных стратегий — после награды животные не повторяли правильное действие", — отметил Ромеро-Соса.

Сравнение: зоны мозга и их функции при принятии решений

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что мозг реагирует одинаково при уверенности и сомнении.
  Последствие: неверная модель обучения и лечения нарушений адаптации.
  Альтернатива: учитывать, что нейроны "связывают" обучение с непредсказуемостью.

• Ошибка: игнорировать орбитофронтальную кору в когнитивных исследованиях.
  Последствие: упускаются ключевые механизмы гибкости мышления.
  Альтернатива: развивать направления, связанные с анализом нейронов неопределённости.

А что если перенести это на людей?

Исследователи полагают, что аналогичные нейроны есть и у человека. Если их роль подтвердится, это откроет путь к новым подходам в лечении психических расстройств, при которых человек теряет способность адаптироваться — тревожных состояний, ПТСР и деменции.

Возможные методы — стимуляция орбитофронтальной коры или направленная терапия для восстановления активности этих клеток.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Что означает "гибкое обучение"?
Это процесс, при котором мозг изменяет поведение в зависимости от обратной связи и непредсказуемых результатов.

Почему орбитофронтальная кора так важна?
Она связывает эмоции, мотивацию и принятие решений, помогая адаптироваться к изменяющимся условиям.

Можно ли развить способность к адаптации у человека?
Да — через тренировки внимания, осознанность и когнитивно-поведенческую терапию, которая активирует похожие механизмы в мозге.

Мифы и правда

• Миф: мозг принимает решения рационально.
  Правда: большинство решений основано на эмоциях и вероятностной оценке результата.

• Миф: нейроны работают одинаково при любой задаче.
  Правда: отдельные клетки специализируются на конкретных типах выбора.

• Миф: обучение всегда улучшается с опытом.
  Правда: слишком высокая предсказуемость мешает развитию гибкости — мозг "застаивается".

Исторический контекст

Изучение орбитофронтальной коры началось в середине XX века, когда нейропсихологи заметили, что пациенты с повреждениями этой области теряют способность оценивать риск. Современные методы нейровизуализации — от кальциевого картирования до оптогенетики — позволили заглянуть вглубь нейронных сетей и увидеть, как именно мозг справляется с неопределённостью.

Три интересных факта

1. Орбитофронтальная кора у человека активируется, когда мы выбираем между знакомыми блюдами в меню — типичный пример "неопределённого решения".

2. Нейроны, реагирующие на риск, взаимодействуют с дофаминовой системой — именно поэтому "удачные решения" приносят удовольствие.

3. Похожий механизм гибкости поведения найден у ворон и дельфинов, что указывает на древнее происхождение этой функции.