Небольшая область головного мозга – голубое пятно (LC) оказывает большее влияние на обучаемость, поведение и психическое здоровье, чем считалось ранее, - пишет eurekalert.org.
Голубое пятно стереотипировалось из-за чрезмерного экспорта стимулирующего возбуждение нейромодулятора норэпинефрина. В новой статье нейробиологическая лаборатория Массачусетского технологического института утверждает, что LC - это важная область для обучения и поведения человека.
Благодаря входам из более чем 100 других областей мозга и сложному контролю того, куда и когда он отправляет норэпинефрин (NE), крошечная популяция удивительно разнообразных клеток LC может представлять собой важный регулятор обучения на основе вознаграждения и наказания, а затем применения этого опыта к «оптимизации поведения», - сказала Мриганка Сур, профессор нейробиологии Ньютона в Институте обучения и памяти Пикауэра и на кафедре мозговых и когнитивных наук Массачусетского технологического института.
«То, что раньше считалось гомогенным ядром, оказывающим глобальное единообразное влияние на множество разнообразных целевых регионов, теперь рассматривается как гетерогенная популяция высвобождающих NE клеток, потенциально демонстрирующих как пространственную, так и временную модульность, которая управляет его функциями», - пишет Сур. постдок Винсент Бретон-Провенчер и аспирант Габриэль Драммонд.
В статье представлены многочисленные новые данные, полученные от группы Сур и многих других, предполагающих, что LC может интегрировать сенсорные входы и внутренние когнитивные состояния, поступающие по всему мозгу, чтобы точно оказывать свое NE-опосредованное влияние для воздействия на действия - путем дросселирования NE в моторной коре - и обработка результирующей обратной связи награды или наказания - путем дросселирования NE в префронтальной коре.
Чтобы исследовать эту гипотезу, команда вовлекает мышей в учебные задания, где им задают звуковые сигналы различной высоты и громкости. В ходе обучения мыши узнают, что при высоком тональном сигнале нажатие на рычаг дает вознаграждение, а при низком тоне правильной реакцией будет не нажимать, иначе возникнет неприятный порыв воздуха. Изменяя громкость тона, экспериментаторы будут варьировать уверенность, которую мыши могут почувствовать, когда они правильно слышат сигнал.
По словам Сур, эта гипотеза (подтвержденная предварительными данными) предсказывает, что NE будет иметь большое значение во многих отношениях. Когда мышь слышит звуковой сигнал, если высота звука низкая, LC будет отправлять меньше NE через кадры нейронов в моторную кору, отражая убеждение животного, что на рычаг не следует нажимать, потому что вознаграждения не будет. Между тем, чем ниже громкость, тем меньше у животного уверенности в своем решении. И наоборот, высокий тон на большой громкости будет посылать больше NE, отражая уверенность животного в том, что нажатие на рычаг принесет вознаграждение.
После того, как мышь начала действовать, чем более неожиданной является обратная связь, тем больше NE она произведет и отправит через определенную группу в префронтальную кору, стимулируя более активное обучение. Так, например, если мышь слышит слабый высокий тон и осторожно нажимает на рычаг, неожиданное получение вознаграждения будет стимулировать мощный выброс NE, чтобы проинструктировать префронтальную кору, потому что ее ожидания не были очень высокими. Всякий раз, когда мышь ошибается и чувствует дуновение воздуха, это стимулирует выброс сильнейшего НЭ в префронтальную кору. После такой динамики команда Сур наблюдала последовательные изменения показателей в последующем испытании.
«Это способ, которым норадреналин можно рассматривать как сигнал возбуждения, но также, что немаловажно, как сигнал обучения», - сказала Сур.
Мало того, что команда будет измерять активность нейронов LC-NE, они также применяют оптогенетику (в которой нейроны можно контролировать с помощью света), чтобы заглушить или усилить выход LC-NE и тем самым показать, как происходит влияние на действия и обучение.
По словам Сур, понимание истинной природы того, как работает LC, может быть полезно для улучшения лечения определенных заболеваний. Например, потенциальное лечение посттравматического стрессового расстройства включает подавление восприимчивости к НЭ, но это также способствует развитию сонливости. По его словам, более принципиальное и точное лечение может повысить эффективность и уменьшить эти побочные эффекты.
Кроме того, Сур считает, что, LC является областью, рано поражаемой болезнью Альцгеймера. Правильный подход в терапии может помочь сохранить формы обучения и познания.
[Фото: eurekalert.org]
