Исследователи из Университетского колледжа Лондона совершили прорыв в понимании когнитивных процессов мозга. Научная работа, опубликованная в журнале Nature, раскрывает взаимодействие неокортекса и таламуса в обнаружении несоответствий между ожиданиями животных и реальными событиями.
Ученые установили, что ошибки прогнозирования вызывают избирательное усиление нейронов, ответственных за обработку неожиданной сенсорной информации. Сигналы, возникающие при несоответствии прогнозов, играют ключевую роль в обучении и корректировке ожиданий, что критически важно для адаптации к меняющимся условиям среды.
Для изучения обработки мозгом ожидаемых и неожиданных событий исследователи применили метод двухфотонной кальциевой визуализации. Наблюдая за нейронной активностью мышей в виртуальной реальности, ученые создали условия для точного контроля сенсорных входов. Грызуны перемещались по виртуальному коридору, где им внезапно демонстрировались новые визуальные стимулы.
Исследование показало, что сигналы ошибок прогнозирования в мозге не просто фиксируют различия между ожидаемым и реальным визуальным вводом. Мозг усиливает реакции нейронов, наиболее чувствительных к неожиданным стимулам, делая непредвиденные события более заметными и помогая животным эффективнее реагировать на изменения в окружающей среде.
Кроме того, ученые обнаружили взаимодействие двух типов нейронов в генерации сигналов ошибок прогнозирования.
Первый тип — ингибирующие интернейроны, экспрессирующие вазоактивные интестинальные полипептиды (VIP).
Второй — нейроны таламической области мозга, называемой подушкой, которая интегрирует информацию из многих неокортексных и подкорковых областей. Совместная работа нейронов регулирует сенсорные реакции в зависимости от контекста.
Кооперативное взаимодействие между неокортексом и таламусом играет ключевую роль в обработке сенсорных ошибок прогнозирования. Полученные результаты могут способствовать новому пониманию механизмов, лежащих в основе расстройств аутистического и шизофренического спектра, открывая перспективы для будущих исследований в данной области нейробиологии.
в удобном формате
Перейти в Дзен
