Ученые Университетского колледжа Лондона нашли в мозге новый механизм обучения

Исследователи из Университетского колледжа Лондона выявили новый процесс, связанный с когнитивной деятельностью мозга. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Nature, неокортекс и таламус мозга взаимодействуют, чтобы выявлять несоответствия между ожиданиями животных и фактическими событиями.

Исследование установило, что ошибки прогнозирования усиливают нейроны, ответственные за обработку неожиданных сенсорных данных. Эти предсказывательные ошибки играют значимую роль в обучении и корректировке ожиданий, что особенно важно для адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.

Для изучения того, как мозг обрабатывает предсказуемые и непредсказуемые события, ученые применили методику двуфотонной кальциевой визуализации, отслеживая нейронную активность у мышей в виртуальной реальности. Мыши перемещались по виртуальному коридору, где им неожиданно показывали новые визуальные стимулы. Такой метод позволил точно контролировать сенсорные входы.

Исследование показало, что сигналы ошибок предсказания не просто кодируют различия между ожидаемыми и действительными визуальными данными. Вместо этого мозг усиливает реакции тех нейронов, которые наиболее чувствительны к неожиданным стимулам, делая такие события более заметными и способствуя лучшему реагированию на изменения окружающей среды.

Кроме того, ученые выявили, что два типа нейронов — ингибирующие интернейроны, экспрессирующие вазоактивные интестинальные полипептиды (VIP), и таламическая область мозга, известная как подушка, которая интегрирует информацию из множества неокортексных и подкорковых областей — взаимодействуют для создания сигналов ошибок предсказания. Эти нейроны работают совместно, регулируя сенсорные реакции в зависимости от контекста.

Таким образом, кооперация между неокортексом и таламусом играет ключевую роль в обработке сенсорных ошибок предсказания. Новое понимание поспособствует изучению механизмов, лежащих в основе аутизма и шизофрении, и послужит основой для будущих исследований в этой области.