Як таламус забезпечує нашу когнітивну гнучкість

Вчені з Массачусетського технологічного інституту провели дослідження впливу певних ділянок мозку на функціонування когнітивної гнучкості. Вони встановили, що ключовим елементом, який впливає на те, як швидко мозок перемикається між різними наборами правил, якими він керується, є діяльність медіадорсального таламуса.

Когнітивна гнучкість – одна з найважливіших для сучасної людини розумових здібностей. Виконуючи певну дію, ми використовуємо визначений набір правил, як реагувати на той, чи інший сигнал, що надходить до нашого мозку. Однак залежно від того, як ми переміщуємося з роботи до дому, читаємо серйозні чи комедійні тексти, знаходимося у місті чи у сільській місцевості, нам доводиться використовувати різні набори правил. Ця здібність і є когнітивною гнучкістю.

Майкл Халісса з Массачусетського технологічного університету вже не перший рік вивчає цю особливість. Дослідник встановив, що попри те, що набори правил поведінки у тій чи іншій ситуації та методика вирішення певного типу задач формується і зберігається у префронтальній корі мозку, важливим елементом у виборі того, якою саме програмою керуватися, приймає зовсім інший регіон мозку – таламус.

Миші та суперечливі сигнали

У новому дослідженні група Халісси встановила, як саме відбувається вибір тієї чи іншої програми поведінки з тих, що зберігаються у префронтальній корі. В експерименті на мишах було виявлено, що зона, яка називається медіадорсальним таламусом, пригнічує виконання усіх програм, крім тієї, що необхідна саме у даній ситуації.

Розташування таламуса у мозку.

Експеримент полягав у тому, що дві групи мишей, у однієї з яких цю зону мозку було заблоковано, а в іншої – ні, було навчено бігти праворуч та ліворуч, керуючись слуховими та візуальними сигналами. Тварин також навчили сигналам, які б сповіщали їх, якою саме системою правил, “візуальною” чи “слуховою”, треба керуватися у конкретній ситуації. А далі їм почали давати візуальні та слухові сигнали одночасно, причому зміст їх був протилежним.

Наприклад, візуальний сигнал сповіщував піддослідну тварину, що треба бігти ліворуч, а звуковий – праворуч. Обрати, яким із сигналів керуватися, миші мали, керуючись попереднім сигналом. Виявилося, що ті миші з заблокованою активністю медіадорсального таламуса значно довше обирали, якою ж програмою керуватися за наявності суперечливих сигналів, ніж ті, у яких вона була нормальною.

Як переписувати тільки необхідне?

Виявилося, що медіадорсальний таламус попереджає “переписування” неактивних шаблонів поведінки у мозку. Коли ми використовуємо певну навичку, ми не просто діємо за інструкцією. Фактично, кожен акт повторення дії є актом навчання. Сигнали, які отримує наш мозок від навколишнього середовища кожен раз модифікують програму поведінки.

Роль таламуса в цьому процесі яскраво продемонстрована в експерименті на мишах. Тварини з заблокованою роботою медіадорсального таламуса могли хоч по сто разів на день вирішувати надзвичайно складну для них задачу: куди ж бігти при суперечливих сигналах. Проте наступного дня їм доводилося вчитися наново. Схоже, що за відсутності регулювання з боку таламуса, мозок починає переписувати одразу всі програми, і замість чітких інструкцій, що робити у тій чи іншій ситуації, формується суміш з незрозумілих інструкцій.

Дослідники переконані, що розуміння ролі медіадорсального таламуса у механізмі когнітивної гнучкості важливе не тільки для розуміння того, як працює мозок. Звичайно, в умовах, коли наше життя усе більше наповнюється тонкощами та різноманітними щоденними задачами, усі ми занепокоєні тим, що і як робити. Однак у цих досліджень є і більш несподівані застосування. Наприклад, вони можуть бути надзвичайно корисними при створенні багатозадачного штучного інтелекту. Адже йому так само, як і мозку живих істот, доведеться перемикатися між релевантними та нерелевантними шаблонами поведінки.

Nature Neuroscience (2018), doi: 10.1038/s41593-018-0269-z, Nature Neuroscience (2018), doi: 10.1038/s41593-018-0269-z.

Сподобалась стаття? Придбайте нам , а ми напишемо ще.
Повідомити про помилку: підкресліть текст та натисніть CTRL+Enter або
Олександр Бурлака
  • 76 записів
  • 0 дописів
Олександр займається популяризацією науки, веде блоги та працює викладачем у Харківському національному технічному університеті сільського господарства ім. Петра Василенка. Має ступінь кандидата технічних наук.