Ученые из Университетского колледжа в Лондоне совершили важное открытие, проливая свет на удивительный механизм, лежащий в основе когнитивной деятельности мозга. Их исследование, опубликованное в престижном журнале Nature, раскрывает взаимодействие между неокортексом и таламусом, ключевых областей мозга, при обнаружении несоответствий между ожиданиями и реальными событиями.
Сигналы ошибок прогнозирования: как мозг учится на неожиданностях
Долгое время ученые полагали, что мозг просто регистрирует разницу между ожидаемым и реальным стимулом, создавая «сигнал ошибки прогнозирования». Однако новое исследование показывает, что мозг работает значительно более тонко. Оказывается, он избирательно усиливает реакцию нейронов, наиболее чувствительных к неожиданным стимулам, делая их более заметными и помогая животному лучше реагировать на изменения в окружающей среде.
Эксперимент с виртуальной реальностью: мыши как модель
Чтобы изучить этот механизм, ученые использовали метод двухфотонной кальциевой визуализации, отслеживая нейронную активность у мышей, помещенных в виртуальную реальность. Мыши перемещались по виртуальному коридору, где им неожиданно показывали новые визуальные стимулы, что позволило исследователям точно контролировать сенсорные входы.
Взаимодействие между неокортексом и таламусом: ключ к обучению
Эксперимент показал, что два типа нейронов играют решающую роль в создании сигналов ошибок прогнозирования:
Ингибирующие интернейроны, экспрессирующие VIP: эти нейроны, расположенные в неокортексе, подавляют активность других нейронов, что позволяет мозгу сфокусироваться на неожиданном стимуле.
Подушка таламуса: эта область мозга интегрирует информацию из разных частей неокортекса и подкорковых областей. Она играет ключевую роль в передаче сигналов об ошибках прогнозирования из неокортекса в другие области мозга.
Значение открытия: адаптация к изменяющемуся миру
Открытие этого механизма имеет глубокие последствия для нашего понимания когнитивной деятельности. Оно показывает, как мозг учится на своих ошибках, адаптируясь к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Сигналы ошибок прогнозирования помогают нам улучшать наши прогнозы, делая нас более гибкими и эффективными в реагировании на новые ситуации.
Данное исследование открывает новые горизонты для дальнейших исследований. В будущем ученые могут изучать, как этот механизм влияет на различные когнитивные функции, например, на память, внимание и принятие решений. Исследование также может помочь разработать новые методы лечения различных психических расстройств, таких как аутизм и шизофрения, связанных с нарушениями в обработке информации.
Фото: создано с помощью нейросетей
