Ученые выяснили, как животные выбирают между конкурирующими потребностями

Хотя во многих исследованиях изучалась нейробиология того, как животное учится достигать цели, например, добывать воду при жажде, ни в одном из них не было понимания того, как животные выбирают между несколькими конкурирующими потребностями — до сих пор.

В исследовании, проведенном под руководством Корнельского университета и опубликованном 27 сентября в журнале Nature, использовались разработанные учеными передовые методы отслеживания дофаминовой системы вознаграждения мозга, и впервые было установлено, что эта система гибко перенастраивается на достижение наиболее важной цели при наличии нескольких конкурирующих потребностей.

В ходе исследования выяснилось, что когда одинокий и измученный жаждой самец зебрового вьюрка встретил самку, его жажда уменьшилась, и он сосредоточил свое внимание на ней, что отразилось на работе дофаминовой системы.

Наряду с расширением наших представлений о том, как дофаминовые нейроны и пути влияют на сложное поведение, это открытие может также помочь в разработке новых систем искусственного интеллекта, имитирующих нейронные сети и дофаминовые системы вознаграждения.

Насколько мне известно, новым в нашей работе было то, что мы меньше интересовались тем, как животное достигает поставленной цели, и больше интересовались тем, что происходит, когда перед ним ставится несколько целей, — говорит Джесси Голдберг, доцент кафедры нейробиологии и поведения и старший автор исследования.

Исследователи уже более ста лет изучают взаимосвязь между дофамином и обучением. Нейроны дофамина выстреливают в ответ на вознаграждение, удовлетворяя различные потребности, такие как голод, жажда, одиночество, изучение языка, песен и т.д. При получении вознаграждения, например, воды при жажде, дофаминовые нейроны проявляют бурную активность. По словам Голдберга, через эту систему работают все наркотики, вызывающие зависимость.

Исследователи разработали методику с использованием оптических методов регистрации и сконструированного вируса. Гены вируса управляли экспрессией флуоресцентных дофаминовых сенсоров, в результате чего ткани флуоресцировали пропорционально уровню дофамина. Оптические волокна, помещенные в мозг, позволяли измерять повышение и понижение уровня дофамина во время исполнения птицами песен, ухаживания за самками и питья воды. Если предыдущая система с использованием электродов позволяла исследователям измерять сигналы дофамина в течение 30 минут, то новый метод позволяет измерять активность нейронов в течение четырех часов подряд на протяжении нескольких недель.

Это было ключевое техническое достижение, которое позволило сделать открытие, — замечает Голдберг.

В ходе экспериментов Голдберг и его коллеги изолировали самцов зебровых вьюрков, которые являются социальными животными, и заставили их испытывать жажду. Самца научили распознавать, что мигающий свет означает, что он может поклевать носик и попить, и когда птица была одна, этот сигнал вызывал большой выброс дофамина и поиск воды. Но когда в клетку добавили самку, самец проигнорировал сигнал, и дофаминовый сигнал прекратился.

Интуитивно понятно, но не было показано ранее, что ухаживание снижает потребность в жажде, — заключает Голдберг.

И это важно, поскольку в сложной естественной среде приоритеты меняются по мере появления новых возможностей.

По его словам, это изменение отразилось как в поведении птицы, так и в дофаминовом сигнале.

По мнению исследователей, центры обучения в головном мозге динамически перестраиваются в разные моменты времени, когда животное меняет свои приоритеты в ответ на новые возможности в окружающей среде.

27.09.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита

Выращивать кальмаров в аквакультуре пытаю...

Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека
Animal Behaviour: Собаки лучше свиней реагируют на звуки человека

Способность собак чувствовать боль человека мо...

Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса
Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственно...

Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями
Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями

Благодаря новым приборам для отслеживания...

Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось

Международная группа исследователей под р...

Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель
Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель

Многие владельцы кошек сталкиваются с тем...

Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках
Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках

Как движутся частицы в турбулентных жидко...

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Казанский студент намерен разработать умные очки в 3 раза дешевле аналогов
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Учёные предлагают контролировать москитов с помощью генетической селекции
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
На российском рынке труда — дефицит инженеров и конструкторов на производстве
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
Казанские ученые выяснили, что русский язык позитивнее английского
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности
AIChE Journal: Инженеры исследуют расширение интеллекта для большей безопасности

Новости компаний, релизы

U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред
Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Биохимики СПбГУ выяснили, что гипоксия плода в сочетании со стрессом матери может приводить к никотиновой зависимости
В России начинает работу фонд для нуждающихся в сложном высокотехнологичном лечении