Нейробиологи Массачусетского технологического института выяснили, как мозг перестраивает представление информации во время принятия решений. Исследование провели специалисты Института обучения и памяти Пикауэра, а его результаты опубликованы в журнале iScience, о чём сообщает MIT News. Нейронные ансамбли помогают одновременно различать доступные варианты и сохранять сведения как о выбранном, так и об отвергнутом варианте.
В эксперименте двух животных обучили игре с двумя мишенями на экране. Животное должно было направить взгляд к той из них, которой соответствовала более высокая награда. Сначала предъявляли одну мишень и сообщали её ценность, затем повторяли то же самое со второй. Пока животные выполняли задание, исследователи регистрировали электрическую активность сотен нейронов в латеральной префронтальной коре — области, участвующей в связывании вариантов, их ценности и действий.
Для расшифровки сигналов учёные применили алгоритмы-декодеры и обнаружили согласованную работу функциональных ансамблей нейронов. До назначения ценности и выбора эти ансамбли кодировали мишени прежде всего по порядку предъявления. На трёхмерных схемах представления первой мишени располагались параллельно друг другу, как и представления второй, однако две группы были почти перпендикулярны, то есть мозг чётко разделял их.
После принятия решения система представлений менялась. Теперь выбранные мишени, независимо от того, показывали их первыми или вторыми, кодировались сходным образом, а отвергнутые также объединялись в отдельную группу. По словам старшего автора работы, профессора Массачусетского технологического института Эрла Миллера, мозг таким образом сохраняет разные нейронные ансамбли и мысли раздельно, не допуская их взаимного наложения.
«Мозг не просто статично удерживает информацию, — сказала ведущий автор Хуэйди Ли, аспирантка лаборатории Миллера. — На протяжении всего процесса принятия решения мозг гибко перестраивает представление информации в соответствии с меняющимися требованиями задачи». Такая организация может облегчать передачу результата в другие отделы мозга, отвечающие за действие: например, направление взгляда к выбранной мишени.
Исследователи также установили, что состав ансамблей менялся от раунда к раунду. Один и тот же нейрон мог в одной попытке реагировать преимущественно на второй вариант, а в следующей — на первый, поэтому ансамбли не представляли собой постоянные цепи специализированных клеток. По мнению авторов, раздельное сохранение воспоминаний о выбранных и невыбранных вариантах может помогать мозгу оценивать последствия решений и учиться на них. В работе также участвовали Николаос Хрисантидис, Скотт Бринкат и Йонас Роуз; поддержку исследованию оказали Управление военно-морских исследований США, Исследовательское управление армии США, фонд Freedom Together и Национальные институты здравоохранения.