Нейрохирурги выяснили, как мозг адаптируется к новым условиям

Когда человек оказывается в новой ситуации, он способен оценить ее и выбрать наиболее подходящее действие. Врачи из США и Канады объясняют, что происходит с мозгом, когда мы принимаем решения в незнакомых ситуациях. Они сравнили специфическую активность нейронов с поведением стаи птиц.

Когда человек узнает что-то новое, в дело вступает и гиппокамп — область мозга, участвующая в формировании эмоций, памяти и пространственной ориентации. Активность в гиппокампе помогает передавать информацию из рабочей памяти в долговременную и «консолидировать» недавно освоенные маршруты. Однако оказывается, что эта область играет в обучении даже более важную роль, чем ожидалось.

Нейрохирурги из Калифорнийского технологического института (США), Университета Торонто (Канада), Колумбийского университета (США) и Медицинского центра Сидарс-Синай (США) обнаружили, что принятие решений, основанное на абстрактных и логических выводах, полностью зависит от нейронов гиппокампа. Первое исследование, опубликованное в журнале Nature, впервые описывает разумное поведение в новой среде с точки зрения мозговых процессов.

«Абстракция позволяет нам игнорировать неважные детали и концентрироваться на информации, необходимой для принятия мер. Рассуждение — это использование знаний для построения обоснованных предположений об окружающем нас мире. Оба процесса важны для познания и обучения», — объясняет автор публикации.

В рамках исследования ученые имплантировали электроды в мозг 17 пациентам во время диагностики эпилепсии. Затем участникам было предложено выполнить задание на компьютере, и активность их мозга была записана.

Пациент несколько раз видел четыре картинки: человека, обезьяну, машину и автобус. Они должны нажать левую или правую кнопку — кнопку, соответствующую правильному названию объекта на изображении. После каждого ответа участники исследования получали сообщение с «правильным» или «неправильным» текстом. Правила меняются, когда люди запоминают все правильные ответы и учатся использовать кнопки для их выбора. В каждом случае правильным вариантом считалось одно из двух предложений, которые участник эксперимента еще не выбрал.

Многие пациенты быстро понимают, что изменилось, и самостоятельно, не обладая специальной памятью, выводят желаемый ответ — приходят к логическому выводу. В этот момент исследователи зафиксировали активность тысяч нейронов в гиппокампе, очень похожую на стайку летящих птиц или группу болельщиков на стадионе, спонтанно начавших вместе петь. Поведение нервных клеток указывало на то, что участники приобрели абстрактные концептуальные знания, необходимые для выполнения задачи. У людей, не сумевших найти правильный ответ в новых условиях, такой активности в мозгу не наблюдалось.

Некоторые пациенты не смогли понять изменившиеся правила, основываясь на своем прошлом опыте ответов на вопросы. Однако после устных указаний исследователей они нашли свой путь, и в их мозгу сформировались те же нейронные структуры, что и у участников исследования, решавших новую задачу в одиночку.

«Это знаковое открытие показывает, что вербальный ввод может привести к пониманию, для получения которого в противном случае потребовалось бы время».

Особо следует отметить, что обнаруженная специфическая активность нейронов локализовалась только в гиппокампе. Это не только иллюстрирует ее доминирующую роль в усвоении абстрактных знаний и формировании логических выводов, но и открывает перспективы лечения поражающих ее заболеваний. Например, результаты этой работы помогут лучше понять, почему способность принятия решений нарушена у людей с болезнью Альцгеймера, обсессивно-компульсивным расстройством и шизофренией.