Каждый день мы сталкиваемся с выбором: продолжать ли делать то, что уже приносит результат, или попробовать что-то новое? Иногда мы решаем отступить и сохранить энергию.
Эти стратегии – настаивание на привычном, исследование нового или отказ от активных действий – кажутся простыми, но за ними стоят сложные нейронные механизмы. Ученые из Университетского колледжа в Лондоне обнаружили, что ключевым «переключателем» между этими состояниями выступает группа нейронов в среднем мозге, известная как медиальное ядро шва (MRN). Их исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает, как MRN управляет нашими решениями и как это может быть связано с психическими расстройствами типа депрессии и обсессивно-компульсивного расстройства.
Животные, включая человека, постоянно балансируют между тремя основными стратегиями поведения: привычные действия, исследование новых возможностей и отказ от активных действий. Например, если вы знаете, что в определенном кафе всегда вкусный кофе, вы, скорее всего, будете туда ходить снова и снова (упорство). Но иногда вы можете решить попробовать новое место (исследование) или просто остаться дома, чтобы сэкономить энергию или деньги (отказ).
До сих пор ученые считали, что за эти решения отвечают высшие когнитивные функции, управляемые префронтальной корой, которая оценивает затраты и выгоды. Однако новое исследование показывает, что ключевая роль принадлежит более древним, подкорковым структурам, таким как MRN, которые работают независимо от высших когнитивных процессов.
MRN – это небольшая группа нейронов в стволе мозга, которая играет важную роль в регуляции поведения. Там находится один из основных источников серотонина – нейромедиатора, связанного с гибкостью поведения, тревогой и навязчивыми состояниями. Однако MRN содержит не только серотониновые нейроны, но и другие типы клеток, включая ГАМКергические (тормозные) и глутаматергические (возбуждающие) нейроны.
Ученые решили выяснить, как разные типы нейронов в MRN влияют на выбор стратегии поведения. Для этого они провели серию экспериментов на мышах, используя методы оптогенетики (активация или подавление нейронов с помощью света) и фиброволоконной фотометрии (измерение активности нейронов с помощью кальциевых индикаторов).
В первом эксперименте мышам предлагали 20 новых объектов, и их поведение записывали на видео. Ученые выделили три состояния: упорство (длительное взаимодействие с одним объектом), исследование (быстрое переключение между объектами) и отказ (пассивность или ходьба без взаимодействия с объектами).
Оказалось, что подавление активности ГАМКергических нейронов в MRN приводило к тому, что мыши дольше взаимодействовали с одним объектом, демонстрируя настаивание. Напротив, активация глутаматергических нейронов увеличивала время, проведенное в состоянии исследования, заставляя мышей чаще переключаться между объектами.
Чтобы проверить, как MRN влияет на принятие решений в более сложных задачах, ученые использовали Т-лабиринт. Мышей обучали находить пищу в одном из рукавов лабиринта. Когда мыши уже знали, где находится награда, активация глутаматергических нейронов в MRN заставляла их чаще выбирать неожиданный, не награждаемый рукав, что указывало на увеличение исследовательского поведения. Напротив, подавление ГАМКергических нейронов усиливало настаивание на привычном выборе, даже если награда больше не была доступна.
Серотониновые нейроны в MRN, как выяснилось, не влияют напрямую на выбор между исследованием и настаиванием, но они необходимы для поддержания вовлеченности в задачу. Когда активность этих нейронов подавлялась, мыши чаще отказывались от выполнения задачи, демонстрируя снижение мотивации.
Ученые также исследовали, как другие области мозга взаимодействуют с MRN. Оказалось, что латеральная хабенула (LHb), связанная с негативными эмоциями, подавляет активность серотониновых нейронов в MRN, что приводит к снижению вовлеченности в задачу. Напротив, латеральный гипоталамус (LHA), который связан с мотивацией, усиливает настаивание на привычных действиях через активацию ГАМКергических нейронов в MRN.
Эти результаты имеют важное значение для понимания таких психических расстройств, как депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство. Например, чрезмерная активность LHb, которая подавляет MRN, может приводить к снижению мотивации и апатии, характерным для депрессии. С другой стороны, нарушение баланса между настаиванием и исследованием может лежать в основе навязчивых состояний.
Текст: Анна Хоружая