Nature Neuroscience: Верхнее двухолмие играет важную роль в принятии решений

Верхнее двухолмие — часть среднего мозга, которая помогает животным ориентироваться в пространстве. Но, как показало исследование Чикагского университета, эта область мозга также участвует в сложных когнитивных процессах, таких как визуальная категоризация и принятие решений.

В журнале Nature Neuroscience опубликовали новое исследование, в котором учёные измерили информацию в паттернах активности клеток мозга. Они наблюдали за активностью в верхнем коленчатом теле и части задней теменной коры — области, важной для принятия визуальных категориальных решений.

Оказалось, что задняя теменная кора активнее участвует в принятии испытуемыми решений о категориях. Это позволяет предположить, что она помогает координировать когнитивные процессы более высокого порядка, которые происходят в неокортексе.

Это место удивительно, потому что эта область мозга обычно связана с простым ориентированием в пространстве и рефлексами, — говорит Дэвид Фридман, профессор нейробиологии из Университета Чикаго. — Оказалось, что древняя структура мозга даже больше вовлечена в принятие сложных решений, чем области коры, которые мы изучали».

Древняя область мозга с удивительными способностями

Все животные, от рыб и рептилий до млекопитающих, должны быстро различать объекты вокруг себя. Важно понять, представляет ли объект препятствие или угрозу, хищник это или добыча.

СК — область мозга, которая есть у всех позвоночных. Она помогает ориентировать движения головы и глаз на визуальные стимулы. Раньше считалось, что СК только запускает рефлекторные действия. Но последние исследования показали, что она также участвует в решении сложных задач, таких как выбор точки ориентации и внимание к стимулам в разных местах пространства.

Фридман и его коллеги изучают области коры головного мозга, связанные с СК. Эти области участвуют в принятии решений. Исследователи хотели понять, участвует ли СК в абстрактном мышлении. В ходе последнего исследования они обучили обезьян выполнять задачу принятия решений: рассматривать изображения на экране компьютера и относить их к правильным категориям. За это обезьяны получали фруктовый сок.

Во время выполнения задания исследователи регистрировали активность клеток мозга в СК и латеральной интрапариетальной области (LIP). Эта часть PPC, как показали предыдущие исследования лаборатории Фридмана, участвует в принятии решений о категориях при выполнении подобных задач.

Поскольку испытуемые должны были удерживать взгляд в одной точке и обозначать свой выбор движением руки, экспериментальная схема выделяла активность мозга, связанную с категоризацией. При этом исключалась активность, связанная с движениями глаз или головы, которая обычно ассоциируется с работой СК.

Исследователи обнаружили, что в СК наблюдается повышенная активность, связанная с категориями изображений, на которые смотрели животные. Эта активность была сильнее, чем в PPC.

В эксперименте животным ввели препарат, чтобы временно обезболить СК во время выполнения той же задачи. Большинство моторных и зрительных функций испытуемых не нарушилось, но способность правильно классифицировать изображения значительно снизилась. Когда действие препарата ослабевало, она восстанавливалась.

По словам Фридмана, эти результаты показывают важность данной области мозга для выполнения задачи. Superior colliculus участвует в сложных когнитивных действиях, даже если животным не нужно двигать глазами или направлять внимание в разные места.

Особый «толчок» для решения проблем

По словам Фридмана, тот факт, что эта область мозга активируется при решении сложных задач, удивителен и может объяснить, почему это происходит.

Эта область есть у всех позвоночных: от акул до человека. Она одна из самых древних в мозге и отвечает за обработку визуальных сигналов и координацию движений. Но новое исследование показало, что она участвует и в других функциях. Может ли пространственная обработка давать особый стимул для решения проблем?

Фридман заметил, что люди делают определённые движения глазами и жесты руками, когда их просят что-то вспомнить или принять решение. Например, отвечая на вопрос о вчерашнем ужине, человек может посмотреть вверх, как будто ответ написан на потолке. А при выборе одного из двух вариантов можно двигать руками вверх-вниз, словно взвешивая «за» и „против“.

По мнению первого автора исследования Барбары Пейсахович, такие пространственные жесты и движения глаз могут быть связаны с тем, что в выполнении этих непространственных когнитивных функций участвует пространственная часть мозга.

Нам всем было сложно понять информацию из длинного текста — например, пресс-релиза об исследовании в области нейронаук. Но если та же информация представлена в виде графика, всё становится понятно.

Фридман говорит, что даже простая диаграмма может передать больше информации, чем тысяча слов. Мозг будто использует мысленную графическую бумагу для решения разных задач.

19.09.2024