В исследовании, опубликованном в журнале Nature, обнаружили новые особенности работы дофаминовой системы. Этот нейромедиатор не просто сигнализирует о ценности награды, но и выполняет функцию высокоточного навигационного прибора, указывая путь к цели.
Дофаминовые нейроны кодируют так называемую ошибку предсказания вознаграждения (RPE) – это разница между тем, что мы ожидали получить, и тем, что получили на самом деле. Дофаминовые нейроны как бы говорят мозгу, какие сигналы окружающей среды стоит запомнить как позитивные, а какие можно игнорировать. В реальной жизни, когда мы идем к цели, мы постоянно движемся, и один и тот же ориентир может считаться как хорошим знаком (если мы движемся в верном направлении), так и плохим (если мы удаляемся от цели). Как мозг разделяет эти два аспекта, оставалось загадкой.
Ученые разработали сложный поведенческий эксперимент: мыши с зафиксированной головой бегали на шаре, а на экране перед ними появлялся визуальный сигнал (полоски), указывающий, в какую сторону нужно бежать, чтобы получить воду. При этом сигнал появлялся именно во время движения мыши, что имитировало встречу с ориентиром в пути.
Авторы обнаружили, что дофамин кодирует две разные ошибки предсказания одновременно – это классическая RPE, отражающая ценность сигнала (например, близость воды), и принципиально новый сигнал «ошибки траектории», который определял, насколько направление и скорость бега мыши соответствовали оптимальному пути к цели. Оказалось, что ошибка траектории могла вычисляться как на основе сигналов от собственного движения (мышь бежала не в ту сторону, где должна быть вода), так и на основе исключительно визуального потока (сигналы на экране указывали путь).
Это исследование объясняет, как дофаминовая система одновременно управляет мотивацией и точной корректировкой поведения. Эти два дофаминовых сигнала разделены во времени так, что сигнал ценности опережает сигнал ошибки примерно на 0,3 секунды, и в пространстве (их градиенты в полосатом теле почти ортогональны), что позволяет считывать их по отдельности, даже когда они конфликтуют – например, награда близко, но вы движетесь в противоположную сторону.
Это открытие важно для понимания не только здоровой навигации, но и ее нарушений, например, при болезни Паркинсона, анорексии или депрессивном расстройстве, где мотивация и корректировка поведения могут пострадать по отдельности.
Текст: Юлия Баимова