Учёные впервые зарегистрировали активность клауструма — тонкого слоя нейронов, расположенного глубоко в коре головного мозга, — у людей во время выполнения когнитивной задачи. Исследование показало, что эта небольшая и труднодоступная структура участвует не только в обработке сенсорных сигналов, но и в оценке неопределённости и ошибок прогнозирования. Такие процессы помогают человеку учиться и менять поведение.
Наблюдения провели у семи пациентов с эпилепсией, которым для подготовки к операции имплантировали электроды в разные участки мозга. Обычные электроды слишком велики для работы с клауструмом, поэтому исследователи использовали провода диаметром 40 микрометров, способные регистрировать сигналы отдельных нейронов. Результаты опубликованы в журнале Nature Neuroscience, а о работе сообщила Йельская школа медицины.
Интерес к клауструму усилился после публикации Фрэнсиса Крика и нейробиолога Кристофа Коха, предположивших, что структура связана с сознательным опытом. При этом эксперименты на животных давали неоднозначные результаты: у обезьян клауструм связывали с фильтрацией сенсорной информации, у рептилий — с регуляцией медленных волн сна, а у мышей — с выбором поведения. Клауструм считается одной из наиболее связанных областей мозга, однако из-за малых размеров его легко пропустить.
В 2024 году команда Эйиемиси «Йеми» Дамисах уже разработала метод регистрации активности клауструма во время медленного сна. Тогда выяснилось, что отдельные нейроны структуры резко активизируются при переходе человека в фазу медленного сна без быстрых движений глаз. В новой работе тот же подход применили, чтобы проверить возможное участие клауструма в более сложных формах мышления.
Пациенты управляли космическим кораблём в компьютерной игре и старались не столкнуться с астероидами, двигавшимися непредсказуемо. Игрокам приходилось постепенно запоминать наиболее безопасные траектории, поскольку быстро отреагировать на каждое появление астероида было невозможно. Одновременно исследователи сравнивали активность клауструма с работой миндалевидного тела, связанного с обработкой эмоций, и передней поясной коры, участвующей в логическом мышлении.
Часть нейронов клауструма активировалась при появлении астероида и угрозе столкновения, но возвращалась к исходному уровню ещё до наступления результата. Другие клетки реагировали в момент, когда участник не понимал, куда переместить корабль; такая неопределённость чаще заканчивалась аварией. В целом активность клауструма была ближе к активности передней поясной коры, однако сильнее проявлялась при столкновениях, чем при успешном уклонении. «Результат показывает, что нейроны клауструма отслеживают не только простые сигналы, но и когнитивные процессы более высокого порядка — неопределённость и ошибку прогнозирования, которые определяют поведение», — сказала Дамисах. Работа получила поддержку Национальных институтов здравоохранения США, Йельского университета, Hypothesis Fund, Национального центра посттравматического стрессового расстройства при Министерстве по делам ветеранов США и Wellcome Trust.