В статье, опубликованной в журнале Nature Communications , биомедицинские инженеры продемонстрировали, как две области мозга быстро адаптируются, чтобы переключить внимание с одного запланированного пункта назначения на другой.

Стефани Принс объясняет свое исследование сценарием, который знаком многим жителям Атланты. Представьте, что вы едете в аэропорт Атланты, чтобы забрать друга. Он звонит и говорит, что находится в терминале, но не уверен, в каком именно. Может быть, на север? Вы направляетесь в этом направлении по лабиринту дорог вокруг аэропорта.

Затем они перезванивают. На самом деле они в Южном терминале. Поэтому вы быстро меняете свой мысленный маршрут и меняете его, чтобы прибыть в нужную сторону аэропорта.

У вас был план. Вы получили новую информацию. Вы быстро изменили пункт назначения.

Вопрос, который изучал Принс, заключается в следующем: как этот процесс происходит в мозге?

Ее исследование предлагает понимание этого процесса принятия решений. И это может помочь ученым в их работе по лучшему пониманию того, когда такие мозговые расстройства, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, нарушают эти процессы.

Исследование Принса, Аннабель Сингер и других соавторов показало, что новая информация побудила одну область мозга быстро переключиться на представление как исходного, так и нового пункта назначения одновременно. Между тем, другая область, рассматривая эти варианты, быстро переключается на новый пункт назначения.

Исследователи не знали, что происходит такое динамическое изменение мозговой активности . Сингер сказал, что важно изучить это, потому что навигационное планирование является хорошей моделью для различных процессов планирования в мозге.

«Некоторые из того, что мы рассматриваем, можно применить к планированию в более широком смысле», — сказал Сингер, доцент Фонда МакКамиша на кафедре биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Коултера в Технологическом институте Джорджии и Университете Эмори. «Другой важный аспект заключается в том, что эти системы выходят из строя при болезнях, включая деменцию и депрессию. Понимание основных здоровых процессов имеет основополагающее значение для понимания того, как они выходят из строя при болезнях».

«Мы думали, что, возможно, увидим какую-то фоновую информацию, но два местоположения целей действительно доминируют. Это большое увеличение мозга, представляющего обе возможные цели вместо одной или другой, было интересно».

Префронтальная кора быстро переключается с представления старого на новый выбор в ответ на новую информацию. Кредит: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60122-8
Принс отметил , что в то же время в префронтальной коре , отвечающей за принятие решений , внимание мыши переключается с первоначального пункта назначения на новое место расположения лакомства.

«Кажется, это происходит еще до того, как они успевают изменить свое движение. Для нас было настоящим сюрпризом наблюдать, как все это происходит так быстро».

Чтобы расшифровать, как мозг управляет навигацией в изменяющихся условиях, Принс разработала эксперимент с использованием лабиринта виртуальной реальности, который она могла менять на лету. Пока мыши перемещались по простому лабиринту в поисках угощения, Принс регистрировала данные с тысяч нейронов в двух областях мозга: гиппокампе и префронтальной коре.

В обоих случаях наблюдались значительные изменения активности.

«Большую часть времени у животных есть эта система GPS в гиппокампе, которая говорит: «Вот где я сейчас нахожусь». Когда нам предоставляют новую информацию, они внезапно перестают думать о том, где они находятся. Вместо этого они думают о старой цели и новой цели», — сказал Принс, бывший аспирант в лаборатории Сингера, который сейчас работает научным инженером по обработке данных в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

Исследование помогает рассмотреть давние противоречивые данные предыдущих исследований о том, что на самом деле представлено или закодировано в гиппокампе и как его активность поддерживает обдумывание и планирование.

В более широком смысле результаты исследования предоставляют новые сведения о когнитивной гибкости в условиях новой информации, сказал Сингер.

Она добавила, что изучение навигации грызунов представляет ценность, поскольку они очень хорошо с этим справляются, и это хорошо развитое чувство имеет параллели с тем, что ученые наблюдают у людей.

Лаборатория еще не закончила с подробными данными, собранными Принсом. Сингер сказала, что поведение, которое они изучали в этих экспериментах, было сложным. Поэтому ее команда глубже изучает большой объем данных нейронов, чтобы посмотреть, что еще они могут обнаружить.