Ученые впервые увидели процесс принятия решений в мозге

Двенадцать лабораторий по всему миру объединили усилия, чтобы составить карту нейронной активности мозга мыши в процессе принятия ею решений.

Схема нейронов мозга мыши во время принятия решения. Изображение: Дэниел Бирман, Международная лаборатория мозга/Институт Аллена.

Сохранить историю Сохранить эту историю Сохранить историю Сохранить эту историю

Нейробиологи со всего мира параллельно работали над картированием всей активности мозга мышей во время принятия ими решений. Это достижение включало использование электродов, введённых внутрь мозга, для одновременной регистрации активности более полумиллиона нейронов, распределённых по 95% объёма мозга грызунов.

Благодаря полученному изображению исследователи смогли подтвердить уже выдвинутую теорию архитектуры мышления: не существует какой-то одной области, отвечающей исключительно за принятие решений, а вместо этого это скоординированный процесс между несколькими областями мозга.

Чтобы продемонстрировать все области мозга, участвующие в процессе принятия решений, исследователи обучили мышей вращать небольшое рулевое колесо, перемещая круги на экране. Если фигура правильно перемещалась к центру, животное получало в качестве вознаграждения сахарную воду.

После проведения эксперимента с участием 139 мышей в 12 лабораториях и мониторинга активности их мозга удалось картировать 620 000 нейронов, расположенных в 279 областях мозга, и затем проанализировать подгруппу из 75 000 хорошо изолированных нейронов. Разрешение полученной нейронной карты беспрецедентно для изучения мозга и его нейронных сетей, участвующих в мыслительном процессе. Более того, это важная веха как с точки зрения типа наблюдаемых образцов, так и с точки зрения охвата исследуемой области. До сих пор картированию подвергался только весь мозг плодовых мушек, личинок рыб или небольшие участки мозга более сложных форм.

Принятие решений — это целостный процесс

Результаты были опубликованы в двух статьях в журнале Nature. Хотя учёные, принимавшие участие в исследовании, признают, что данные не являются окончательными, они представляют собой отправную точку в нейронном исследовании принятия решений. Ценность этих данных заключается в том, что нейронные пути принятия решений теперь более понятны, что позволит учёным лучше понимать сложные мыслительные способности и проводить более глубокий анализ. Кроме того, набор данных находится в открытом доступе.

«Эти первоначальные выводы подтверждают аспекты работы мозга, которые уже были интуитивно поняты на основе более ограниченных доступных исследований. Это как если бы мы догадывались о концовке фильма, не увидев её; теперь нам её показали», — рассказал Хуан Лерма, профессор-исследователь Национального исследовательского совета Испании, в интервью Science Media Centre España. (Лерма не принимал участия в исследовании.) «Короче говоря, данные показывают, что, например, при принятии решений задействовано множество участков мозга, даже больше, чем ожидалось, в то время как при обработке сенсорной информации эти участки задействованы более чётко».

Мозг взрослого человека содержит около 86 миллиардов нейронов, каждый из которых способен устанавливать тысячи синаптических связей с другими клетками. Несмотря на вес около 1,4 килограмма, мозг человека потребляет около 20% всей энергии организма в состоянии покоя, что является поразительно высокой долей для его размера. Хотя современные суперкомпьютеры превосходят мозг в числовых вычислениях, ни один из них пока не может сравниться с ним по энергоэффективности или способности к обучению, адаптации и параллельной обработке данных. Нейробиологии ещё предстоит пройти долгий путь, прежде чем она сможет полностью описать нейронные процессы принятия решений человеком, но подобные исследования приближают нас к этому.

Источник: www.wired.com