Вратарь или угловой? Нейробиологи показывают, как мозг принимает гибкие решения
Наш мозг удивительно гибок в выработке различных реакций на предположительно сопоставимые ситуации. Одна и та же сенсорная информация может привести к различным решениям в зависимости от поведенческого контекста. Одним из примеров этого является пенальти в футболе: игрок может либо выбрать пустой угол ворот в качестве цели, либо нацелиться прямо на вратаря в надежде, что тот отпрыгнет в сторону. Оба решения основаны на одном и том же восприятии позиции вратаря, но приводят к совершенно разным действиям.
Нейробиологи из Немецкого центра приматов (DPZ) — Института Лейбница по исследованию приматов в Геттингене исследовали, как мозг реализует этот тип гибкости.
Их результаты показывают, что в зависимости от требований наш мозг либо повторно использует известные нейронные пути, либо разрабатывает новые паттерны для выбора движений в зависимости от контекста. Таким образом, целенаправленное поведение и когнитивная гибкость могут быть достигнуты разными способами, в зависимости от обстоятельств, которые сделали гибкую адаптацию поведения необходимой.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications , помогают понять, почему адаптироваться к некоторым новым ситуациям сложнее, чем к другим, — будь то социальное взаимодействие или двигательные задачи.
Исследователи обучили макак-резусов планировать движения рук и записали активность нейронов в мозге, которые участвуют в планировании этих движений. Обезьяны выполняли задачу в двух разных контекстах.
В первом случае им приходилось использовать усвоенное правило, чтобы решить, следует ли им указывать на цель, отображаемую на экране («вратарь»), или выбрать противоположную сторону экрана («пустой угол»).
Во втором контексте обезьянам пришлось адаптироваться к измененной сенсорной среде, выполняя задания в условиях зеркально-инвертированного просмотра. Здесь также цель, показанная с одной стороны, была связана с движением в противоположную сторону.
Исследование показало, что мозг работает по-разному в этих двух ситуациях. В первом контексте, который основан на усвоенных правилах, мозг опирался на существующие нейронные шаблоны. Он использовал уже существующие сети для планирования движения , не внося фундаментальных изменений в нейронные связи.
Во втором контексте, где сенсорная среда изменилась, мозг должен был выработать новые нейронные паттерны для выполнения задачи. Гибкость мозга в интерпретации и реагировании на одну и ту же сенсорную информацию по-разному в зависимости от ситуации достигается, таким образом, разными способами.
«Гибкая ассоциация различных форм поведения с определенной ситуацией является основной компетенцией нашего мозга», — объясняет Александр Гейл, руководитель группы сенсомоторных исследований и автор исследования.
«Иногда для этого требуется сложная перестройка нейронных цепей, но часто бывает достаточно так называемого когнитивного контроля, при котором, как показывают наши новые результаты, повторно используются нейронные паттерны, уже известные мозгу.
«Мы предполагаем, что этот механизм также вступает в действие, когда мы принимаем решения в меняющихся социальных контекстах , которые могут быть, например, более конкурентными или более коллективными, — но нам еще предстоит это доказать».