Делая паузу, чтобы подумать, прежде чем принять важное решение, мы можем представить потенциальные результаты различных выборов, которые мы могли бы сделать. Хотя эта «мысленная симуляция» играет центральную роль в том, как мы планируем и принимаем решения в повседневной жизни, то, как мозг работает для этого, до конца не изучено.
Международная группа ученых обнаружила нейронные механизмы, используемые при планировании. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, показывают, что взаимодействие между префронтальной корой головного мозга и гиппокампом позволяет нам представлять будущие результаты, чтобы направлять наши решения.
«Префронтальная кора действует как «симулятор», мысленно проверяя возможные действия, используя когнитивную карту, хранящуюся в гиппокампе», — объясняет Марсело Маттар, доцент кафедры психологии Нью-Йоркского университета и один из авторов статьи.
«Это исследование проливает свет на нейронные и когнитивные механизмы планирования — основной компонент интеллекта как человека, так и животных. Более глубокое понимание этих механизмов мозга может в конечном итоге улучшить лечение расстройств, влияющих на способность принимать решения».
Роль префронтальной коры головного мозга, используемой при планировании и принятии решений, и гиппокампа, участвующего в формировании и хранении памяти, уже давно установлена. Однако их конкретные обязанности в совещательном принятии решений, которые требуют от нас думать, прежде чем действовать, менее ясны.
Чтобы пролить свет на нейронные механизмы планирования, Маттар и его коллеги — Кристофер Дженсен, вычислительный нейробиолог из Университетского колледжа Лондона, и Гийом Эннекен, профессор вычислительной нейробиологии в Кембриджском университете — разработали вычислительную модель для прогнозирования активности мозга во время планирования. Затем они проанализировали данные людей и лабораторных крыс, чтобы подтвердить обоснованность модели — рекуррентной нейронной сети (RNN), которая изучает закономерности на основе поступающей информации.
Модель приняла во внимание существующие знания о планировании и добавила новые уровни сложности, включая «воображаемые действия», тем самым отражая, как принятие решений предполагает взвешивание последствий потенциального выбора — подобно тому, как шахматист представляет последовательность ходов, прежде чем совершить один из них. . Эти мысленные симуляции потенциального будущего, моделируемые как взаимодействие между префронтальной корой и гиппокампом, позволяют нам быстро адаптироваться к новой среде, например, когда мы сворачиваем в объезд после того, как обнаруживаем, что дорога заблокирована.
Ученые проверили эту вычислительную модель, используя как поведенческие, так и нейронные данные. Чтобы оценить способность модели прогнозировать поведение, ученые провели новый эксперимент, измеряя, как люди перемещаются по онлайн-лабиринту на экране компьютера и сколько времени им приходится думать перед каждым шагом.
Чтобы подтвердить предсказания модели о роли гиппокампа в планировании, они проанализировали нейронные записи грызунов, перемещающихся по физическому лабиринту, сконфигурированному так же, как и в эксперименте на людях. Поставив аналогичную задачу людям и крысам, исследователи смогли провести параллели между поведенческими и нейронными данными — особенно инновационный аспект этого исследования.
Результаты эксперимента соответствовали вычислительной модели, демонстрируя сложное взаимодействие между префронтальной корой и гиппокампом. В экспериментах на людях мозговая активность участников отражала больше времени на размышления, прежде чем действовать при навигации по лабиринту. В экспериментах на лабораторных крысах нейронные реакции животных при движении по лабиринту напоминали симуляцию модели.
«В целом, эта работа дает фундаментальные знания о том, как эти мозговые цепи позволяют нам думать, прежде чем действовать, чтобы принимать более правильные решения», — отмечает Маттар. «Кроме того, метод, в котором как участники эксперимента на людях, так и на животных, а также RNN были обучены выполнять одну и ту же задачу, предлагает инновационный и фундаментальный способ получить представление о поведении».
