Исследователи доказали, что неожиданные сенсорные стимулы, такие как короткая вспышка света, мгновенно активируют древние структуры подкорки мозга и заставляют его быстрее обучаться новым действиям. Об этом сообщает «Хайтек» со ссылкой на исследование нейробиологов из Университета Отаго, опубликованное в журнале Nature Communications.
Международная команда учёных раскрыла фундаментальный эволюционный механизм, который связывает внешние раздражители с системой внутреннего вознаграждения. До сих пор физиологи не могли точно объяснить, как именно мозг объединяет случайное событие в окружающей среде с последующим действием в единый устойчивый навык или привычку.
В ходе экспериментов на животных нейробиологи сосредоточились на изучении верхнего двухолмия (superior colliculus) — примитивной зрительной структуры среднего мозга, которая отвечает за мгновенные рефлексы на внезапное движение или свет. Ученые использовали передовые методы электрофизиологии и оптогенетики, чтобы отслеживать активность отдельных нейронов в режиме реального времени.
Результаты сканирования показали, что обычная вспышка света запускает лавинообразный процесс в мозге. Сразу после фиксации светового сигнала верхнее двухолмие отправляет мощный импульс в дофаминовые зоны. Происходит мгновенный выброс гормона удовольствия, который физически перестраивает синаптические связи в базальных ганглиях — области, управляющей двигательными навыками.
Этот процесс кардинально отличается от классического павловского обусловливания, где награда (например, еда) следует за стимулом (звонком). В новом механизме сама вспышка света временно переводит мозг в режим повышенной пластичности. Мозг начинает воспринимать текущие действия как критически важные, что позволяет зафиксировать и выучить новый навык в несколько раз быстрее, даже без мгновенного пищевого подкрепления.
Если же связь между верхним двухолмием и дофаминовыми рецепторами искусственно блокировали, подопытные теряли способность связывать свои действия со стимулами, а процесс обучения полностью останавливался. Это доказывает, что обнаруженный путь является главным эволюционным «мостом» для адаптации живых существ к меняющемуся миру.
Открытие имеет колоссальное значение для медицины и робототехники. Понимание того, как примитивные зоны мозга управляют высшей нервной деятельностью, поможет разработать новые эффективные протоколы реабилитации для пациентов после инсультов и черепно-мозговых травм, помогая им заново осваивать базовые движения. Кроме того, алгоритм «обучения через вспышку» инженеры смогут применить для программирования искусственного интеллекта автономных роботов, чтобы те быстрее адаптировались к хаотичным условиям реальности.
Данный материал носит исключительно ознакомительный характер и не содержит персональных медицинских рекомендаций.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
Обложка: magnific
