Соматосенсорная кора мозга также участвует в сложном обучении

Неврологи из Колумбийского университета (Нью-Йорк) обнаружили, что более примитивный отдел мозга, обрабатывающий сенсорную информацию, может также управлять сложными умственными действиями. В исследовании на животных было обнаружено, что соматосенсорная кора (ответственная за осязание) вдобавок играет важную роль в сложных типах обучения, таких как поощрение обучения, при котором мозг может связать совершенное действие и приятный результат. Данные опубликованы в журнале Cell Reports.

Один из авторов исследования, Рэнди Бруно, прокомментировал, что мозг устанавливает связи и ассоциации между довольно разрозненными частями информации, но где именно хранятся эти ассоциации – доподлинно не известно. В исследовании ученые наблюдали, как формируются ассоциации на уровне отдельных клеток мозга, и обнаружили, что такой тип обучения происходит в области, которая до сих пор считалась неспособной выполнять подобные функции.

Известно, что нейроны имеют отростки – длинные (аксоны) и короткие (дендриты). Последних в одной клетке могут быть тысячи, и все они связывают и передают электрические импульсы между дендритами соседних нейронов. Дендриты в соматосенсорной коре похожи на многослойный торт из 6 разных слоев. При этом нейроны соматосенсорной коры расположены в последнем и предпоследнем слоях, а вот их дендриты могут простираться до самого верхнего слоя, образуя сложную сеть, заполняющую верхний слой коры.

5 фактов о нейронах:

• У человека примерно 85 миллиардов нейронов.
• Отростки нейронов и синапсы ответственны за огромный объем информации в мозге.
• Нейроны, не задействованные в работе мозга, погибают. Поэтому ошибочно считать, что человек использует только 10% возможностей мозга.
• Нервные клетки восстанавливаются, но медленно.
• Примерно до 20 лет мозг способен поглощать практически любую информацию, а затем, чтобы случайно не стереть полученные знания, начинает только сохранять информацию. Поэтому с годами человек становится все более консервативным и тяжело воспринимает новое.

Ученые придумали задачу, которую должны были выполнить подопытные мыши, и наблюдали за активностью у них дендритов соматосенсорной коры. С помощью усов грызуны должны были почувствовать в темной комнате небольшой столбик. Найдя этот столбик, мыши нажимали на рычаг, который в качестве награды высвобождал воду. Исследователи ожидали, что дендриты соматосенсорной коры будут активизироваться, когда животное коснется столбика, однако они никак не ожидали, что те же самые дендриты вновь активизируются при получении награды.

Полученные результаты поставили ученых в тупик, поскольку обучение, связанное с поощрением, зависит от других областей мозга, а не от сенсорной коры. Ранее считалось, что сенсорная кора просто передает информацию от внешнего раздражителя (в приведенном опыте это усы, касающиеся столбика). Затем информация передается в ассоциативную кору, которая систематизирует информацию для обработки в лобной коре.

Доктор Бруно подчеркнул, что из полученных результатов следует, что мозг начинает изучать сложные ассоциации раньше, чем считалось ранее. В пользу данного утверждения свидетельствует тот факт, что когда в эксперименте убрали столбик, у ранее обученных мышей дендриты все равно срабатывали на воду. А у животных, которые не были вовлечены в эксперимент, вода никак не влияла на нервную активность, и это подтверждает, что данная ассоциация была приобретенной.

Наградой за обучение поощрением в других отделах мозга является дофамин, однако он практически отсутствует в сенсорной коре. Вероятно, должен быть какой-то другой нейромодулятор для вознаграждения, и исследователи активно работают над его поиском.