Nature: в мозге обнаружили новый механизм обучения
Ученые Университетского колледжа в Лондоне обнаружили новый механизм когнитивной деятельности мозга. Согласно результатам исследования, опубликованным в Nature, неокортекс и таламус мозга взаимодействуют для обнаружения несоответствий между ожиданиями животных и реальными событиями.
Исследование показало, что ошибки прогнозирования приводят к выборочному усилению нейронов, отвечающих за обработку неожиданной сенсорной информации. Эти сигналы об ошибках прогнозирования играют важную роль в обучении и корректировке ожиданий, что особенно важно для адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.
Чтобы изучить, как мозг обрабатывает ожидаемые и неожиданные события, ученые использовали метод двухфотонной кальциевой визуализации, наблюдая за нейронной активностью мышей в виртуальной реальности. Мыши перемещались по виртуальному коридору, где им неожиданно показывали новые визуальные стимулы, что позволило точно контролировать сенсорные входы.
Результаты показали, что сигналы ошибок прогнозирования в мозге не просто кодируют различия между ожидаемым и реальным визуальным вводом. Вместо этого мозг усиливает реакции нейронов, наиболее чувствительных к неожиданным стимулам, что делает неожиданные события более заметными и помогает животным лучше реагировать на изменения в окружающей среде.
Более того, исследователи обнаружили, что два типа нейронов — экспрессирующие ингибирующие интернейроны, экспрессирующие вазоактивные интестинальные полипептиды (VIP), и таламическая область мозга, называемая подушкой, которая интегрирует информацию из многих неокортексных и подкорковых областей — взаимодействуют для генерации сигналов ошибок прогнозирования. Эти нейроны действуют совместно, регулируя сенсорные реакции в зависимости от контекста.
Таким образом, кооперативное взаимодействие между неокортексом и таламусом играет ключевую роль в обработке сенсорных ошибок прогнозирования. Эти результаты могут дать новое понимание механизмов, лежащих в основе расстройств аутистического и шизофренического спектра, и стать основой для будущих исследований в этой области.
