Крысы «мечтают» о пути к лучшему будущему
Новое исследование Университетского колледжа Лондона (UCL) показало, что когда крысы отдыхают, их мозг моделирует путешествия к желаемому будущему, например, к вкусному угощению.
Исследователи наблюдали за активностью мозга крыс: сначала, когда животные видели еду в недоступном месте, затем, когда они отдыхали в отдельной камере, и, наконец, когда им позволяли дойти до еды. Активность специализированных клеток мозга, участвующих в навигации, показала, что во время отдыха крысы мысленно моделировали путь к недоступной еде и обратно.
Исследование, опубликованное в журнале открытого доступа eLife, может помочь объяснить, почему некоторые люди с повреждением гиппокампа не могут представлять будущее.
Гиппокамп как планировщик
«Во время исследования окружающей среды млекопитающие быстро формируют карту местности в своём гиппокампе, — говорит старший автор доктор Хьюго Спайерс (UCL Experimental Psychology). — Во время сна или отдыха гиппокамп воспроизводит путешествия по этой карте, что может помочь укрепить память. Предполагалось, что такое воспроизведение может составлять содержание снов. Является ли эта мозговая активность у крыс снами, до сих пор неясно, потому что чтобы быть уверенными, нам нужно было бы их спросить! Наши новые результаты показывают, что во время отдыха гиппокамп также конструирует фрагменты будущего, которое ещё не произошло. Поскольку гиппокамп крысы и человека схож, это может объяснить, почему пациенты с повреждением гиппокампа с трудом представляют будущие события».
Эксперимент с недоступной едой
В эксперименте животных по одному помещали на прямую дорожку с Т-образным перекрестком впереди. Доступ к перекрестку и к левому или правому ответвлению за ним был перекрыт прозрачным барьером. В конце одного ответвления была еда, другое было пустым. После наблюдения за едой крыс помещали в камеру для отдыха на час. Наконец, после удаления барьера животных возвращали на дорожку и позволяли им пробежать через перекресток к ответвлениям.
Активность «клеток места»
В период отдыха данные показали, что были активны «клетки места», которые позже должны были составить внутреннюю карту пути к еде. Клетки, представляющие пустое ответвление, таким образом не активировались. Это указывает на то, что мозг моделировал или готовился к будущим путям, ведущим к желаемой цели.
«Что действительно интересно, так это то, что гиппокамп обычно считается важным для памяти, а клетки места хранят детали о посещённых локациях, — объясняет соавтор доктор Фрейя Олафсдоттир (UCL Biosciences). — Удивительно здесь то, что мы видим, как гиппокамп планирует будущее, фактически репетируя совершенно новые маршруты, которые животным необходимо преодолеть, чтобы добраться до еды».
Выводы и будущие вопросы
Результаты предполагают, что гиппокамп планирует маршруты, которые ещё не произошли, так же как и записывает те, что уже случились, но только при наличии мотивационного стимула, такого как еда. Это также может означать, что способность представлять будущие события не является уникальной человеческой способностью.
«Что мы не знаем в данный момент, так это для чего на самом деле нужны эти нейронные симуляции, — говорит соавтор доктор Казвелл Барри (UCL Biosciences). — Кажется возможным, что этот процесс является способом оценки доступных вариантов, чтобы определить, какой из них с наибольшей вероятностью приведёт к награде, своего рода мысленное обдумывание. Однако мы не уверены в этом, и в будущем мы хотели бы попытаться установить связь между этим очевидным планированием и последующими действиями животных».