Физическая основа когнитивного процесса принятия решений

Исследователи под руководством профессора Геро Мизенбёка ранее определили, что за принятие решений у плодовых мушек отвечает крошечная группа из примерно 200 нервных клеток.

В новой работе команда обнаружила, что эти нейроны накапливают свидетельства в пользу различных вариантов выбора в виде минимальных изменений напряжения на своей поверхности. Эти изменения суммируются со временем, пока не достигают критической точки, после которой нейрон генерирует большой электрический импульс. Этот импульс сигнализирует о том, что решение принято.

Результаты опубликованы в журнале Cell. Работа финансировалась Wellcome Trust и Gatsby Charitable Foundation.

"Мы обнаружили простую физическую основу для когнитивного процесса", — говорит ведущий автор исследования доктор Лукас Грошнер.

"Наша работа предполагает, что в познании есть важный аналоговый компонент. Мозг иногда сравнивают с цифровой машиной, работающей с последовательностями импульсов и пауз. Но большая часть того, что выглядит как пауза, на самом деле занята аналоговыми вычислениями".

Нейроны, участвующие в принятии решений, отличаются наличием регуляторной молекулы FoxP.

FoxP определяет, как суммируется и удерживается "улика". У мушек с дефектным FoxP вырабатывается слишком много "электрического амортизатора", который делает напряжение клеток менее восприимчивым к каждому новому фрагменту информации. В результате решения принимаются дольше — мушки становятся нерешительными.

У плодовых мушек один ген FoxP, а у людей — четыре родственных гена. Гены FoxP1 и FoxP2 у человека связаны с интеллектом и когнитивным развитием, что указывает на общие механизмы.

"Плодовые мушки имеют впечатляющую историю в решении, казалось бы, непостижимых биологических проблем", — говорит Мизенбёк. "Благодаря их изучению мы понимаем основные принципы развития оплодотворенной яйцеклетки в организм и работы биологических часов — это лишь два примера, отмеченных Нобелевскими премиями".

"Исследования на плодовых мушках теперь начинают вносить значительный вклад и в сложные проблемы когнитивной науки и психологии. Я не удивлюсь, если их долгосрочное влияние окажется столь же глубоким".

Статья "Dendritic Integration of Sensory Evidence in Perceptual Decision-Making" опубликована в журнале Cell.