Наш мозг обладает удивительной гибкостью в выработке различных реакций на схожие ситуации. Одна и та же сенсорная информация может приводить к разным решениям в зависимости от поведенческого контекста. Один из примеров — штрафной удар в футболе: игрок может либо выбрать в качестве цели пустой угол ворот, либо направить удар прямо на вратаря в надежде, что тот отпрыгнет в сторону. Оба решения основаны на одном и том же восприятии положения вратаря, но приводят к совершенно разным действиям.
Неврологи из Института исследований приматов имени Лейбница в Геттингене изучили, как мозг реализует этот тип гибкости. Результаты показывают, что в зависимости от требований наш мозг либо использует известные нейронные пути, либо разрабатывает новые схемы для выбора движений в зависимости от контекста. Таким образом, целеустремленное поведение и когнитивная гибкость могут быть достигнуты разными способами, в зависимости от обстоятельств, вызвавших необходимость гибкой адаптации поведения. Полученные выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, помогают понять, почему приспосабливаться к одним новым ситуациям сложнее, чем к другим — будь то социальное взаимодействие или двигательные задачи.
Исследователи обучали макак-резусов планировать движения рук и регистрировали активность нейронов в мозге, которые участвуют в планировании этих движений. Обезьяны выполняли задание в двух разных контекстах. В первом случае они должны были использовать заученное правило, чтобы решить, следует ли им указать на цель, отображаемую на экране («вратарь»), или выбрать противоположную сторону экрана («пустой угол»). Во втором случае обезьяны должны были адаптироваться к измененной сенсорной среде, выполняя задания в условиях зеркально инвертированного просмотра. Здесь также цель, показанная с одной стороны, была связана с движением к противоположной стороне.
Исследование показало, что в этих двух ситуациях мозг работает по-разному. В первом случае, основанном на заученных правилах, мозг опирается на существующие нейронные паттерны. Он использовал уже существующие цепочки для планирования движения, не внося фундаментальных изменений в нейронные связи. Во втором случае, когда сенсорная среда изменилась, мозг должен был разработать новые нейронные схемы для выполнения задачи. Таким образом, гибкость мозга, позволяющая по-разному интерпретировать и реагировать на одну и ту же сенсорную информацию в зависимости от ситуации, достигается разными способами.
«Гибко ассоциировать различные модели поведения с конкретной ситуацией — основная компетенция нашего мозга», — объясняет Александр Гейл, руководитель группы сенсомоторных исследований и автор исследования. «Иногда для этого требуется сложная перестройка нейронных цепей, но часто достаточно так называемого когнитивного контроля, при котором — как показывают наши результаты — повторно используются уже известные мозгу нейронные схемы. Мы предполагаем, что этот механизм также вступает в игру, когда мы принимаем решения в меняющихся социальных условиях, которые могут быть более конкурентными или кооперативными, например, — но нам еще предстоит это доказать».
