Результаты будут опубликованы в ранней онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences на этой неделе.Как объясняет Мурман, «одна известная гипотеза, основанная на предыдущих исследованиях, утверждает, что нейроны дорсальной префронтальной коры контролируют активное поведение, связанное с« движением », и что различные нейроны в вентральных префронтальных областях контролируют тормозное поведение, связанное с« остановкой ». Мы проверили эту гипотезу, записав активность нейронов в обеих префронтальных областях у крыс, когда они нажимали на рычаги, чтобы получить вознаграждение ».
Он добавляет, что вместо того, чтобы обнаружить, что одна область контролирует движение, а другая останавливается, «мы обнаружили, что обе области работали вместе, чтобы предоставить информацию о взаимосвязи между действиями и результатами, по сути, сообщая животному, что произойдет, если оно нажмет или не нажмет на кнопку. рычаг, в нашем эксперименте. Нейроны в основном сигнализировали, понимает ли животное «правила игры», которые важны для всех животных, включая людей. Это позволяет им знать, когда нужно приложить усилия, чтобы получить вознаграждение, а когда сохранить энергия, когда ничего не доступно ".
Авторы говорят, что это новое понимание у крыс может в будущем помочь в исследованиях того, как эти системы мозга могут быть нарушены при психических расстройствах человека, таких как шизофрения или наркомания, которые характеризуются нарушенной способностью корректировать свои действия на основе событий.«Понимание того, какие схемы и как кодируют эту контекстную информацию, позволяет нам точно определять цели для лечения сложных психических заболеваний», — добавляет Мурман. Он проделал эту работу в Медицинском университете Южной Каролины; в настоящее время он является доцентом кафедры психологии и наук о мозге в Массачусетском университете в Амхерсте.
Эти эксперименты заключались в том, чтобы сделать подслащенный напиток доступным для крыс, которые узнали, что они могут получить награду, нажав на рычаг. Затем исследователи подавили это поведение, отказавшись от сладкой награды, даже когда животное нажимало на рычаг.
Крошечные электродные зонды тоньше человеческого волоса были безболезненно имплантированы как в дорсальную, так и в вентральную префронтальную кору для измерения активности нейронов.«Мы вошли в это, ожидая увидеть, как нейроны« вперед »активируются с поведением« вперед »и« останавливают »нейроны при угасании», — говорит Мурман. «Вместо этого мы обнаружили, что нейроны будут активироваться в обеих областях и будут продолжать активироваться в обеих областях во время вымирания». Фактически, нейроны «вперед» и «стоп» срабатывали чаще или сильнее, когда животное ожидало награды и шло на нее, а также когда животное не ожидало награды и сдерживалось. «Тонкое, но важное отличие от того, что они ожидали», — говорит Мурман.«Это было удивительно и интересно», — отмечает он. «Это первый раз, когда мы проверили гипотезу дорсальной и вентральной частей таким образом.
То, что мы наблюдали, добавляет новое вращение; нейроны в обоих местах работают вместе, чтобы вызвать такое поведение. Ясно, что они не падают в черный цвет и белые, дихотомические функции.
Они работают вместе, чтобы контролировать поведение », — отмечает он.«Мы пришли к выводу, что по мере того, как животное узнает, каким будет результат, возбуждение префронтальных нейронов является маркером усвоения правил», — говорит нейробиолог.«Оказывается, есть и другие исследования, которые идеально согласуются с этим. Мы нашли поддержку идеи о том, что контекст и правила имеют значение, и одна из задач префронтальной коры — разбирать всю информацию.
Когда нейроны срабатывают, она отражает что крыса способна правильно распознавать взаимосвязь между действиями и результатами. Это новый способ мышления о том, как эти две разные области мозга способствуют этим процессам ».
Мурман чувствует, что нейробиология переходит от более простых к более сложным представлениям о том, что делают эти области мозга. «В этой статье подчеркивается, что префронтальная кора и мозг в целом — это сложная система, вовлеченная в сложное поведение. Нам еще многое предстоит выяснить, и мы должны принять эту сложность, чтобы понять, как все работает», — отмечает он.
В будущем исследователи планируют продолжить исследование этого направления, чтобы «по-настоящему понять, как активность нейронов в префронтальной коре кодирует поведение, и в какой степени эти сигналы различаются или согласованы. такое поведение? И как эти цепи нарушаются при психическом заболевании? Я с нетерпением жду ответов, которые приведут нас к новым вопросам ».