Вчені виявили, чому мозок приймає упереджені рішення: як допомогли досліди на мишах
Мозок може бачити світ так само чітко і все одно ухвалювати інше рішення. Нейробіологи з Університету Карнегі-Меллон показали на мишах, що кора мозку, яка обробляє дотик, не лише «відчуває» сигнал, а й зсуває готовність сказати «так, щось було». Робить вона це через давню структуру середнього мозку, верхні горбики (superior colliculus), і саме там, схоже, народжується упередженість рішень.
Свіже дослідження опублікував журнал Nature Communications. Над ним працювала команда лабораторії Кейт Гонг, нейробіологині з кафедри біологічних наук та Інституту нейронаук Карнегі-Меллон.
Соматосенсорна кора і верхні горбики: що перевіряли вчені
Коротко: дослідники хотіли зрозуміти, як кора і підкіркові центри, що отримують той самий сенсорний сигнал паралельно, разом ведуть до рішення. Для цього лабораторні миші мали повідомляти, чи відчули легкий дотик до вусів.
Вуса-вібриси у мишей працюють приблизно як пальці для людини: ними тварина обмацує простір. Сигнал від них одночасно йде у первинну соматосенсорну кору (S1) і у верхні горбики (SC), еволюційно старий вузол, який допомагає швидко реагувати на подразники.
Підписуйтеся на наші соцмережі
Миші проходили тактильний тест: стимул торкався вусів, а тварина відповідала, облизуючи один із двох поїльників. Учені вибірково й тимчасово «вимикали» S1 або SC з одного чи обох боків мозку і дивилися, як змінюються відповіді.
Чутливість проти критерію вибору: ключовий результат
Коротко: вимкнення кори не погіршувало здатність відчувати дотик. Воно змінювало критерій рішення, тобто те, наскільки охоче миша відповідала «стимул був».
Результат вийшов дзеркальним. Коли вчені вимикали S1 на протилежному до стимулу боці, поріг виявлення зростав, і миші частіше пропускали слабкі дотики. Вимкнення S1 на тому ж боці давало протилежний ефект, і поріг знижувався. Аналіз показав, що в обох випадках змінювалася не чутливість, а схильність до певної відповіді.
Різницю між цими поняттями найпростіше пояснити на прикладі охоронця. Чутливість означає, наскільки добре він бачить у темряві. Упередженість показує, як швидко він піднімає тривогу, коли щось ворухнулося. Зір може бути ідеальним, але один охоронець кричить через кожну тінь, а інший мовчить до останнього.
Роль верхніх горбиків: де сигнал стає вибором
Коротко: вплив кори на рішення проходив через верхні горбики. Коли SC пошкоджували, додаткове вимкнення S1 вже нічого не змінювало, бо кора втрачала «канал» впливу на вибір.
Одностороннє вимкнення SC дало такі самі спрямовані ефекти, як і в корі, а вимкнення S1 чи SC з обох боків одночасно нейтралізувало упередженість. Пошкодження верхніх горбиків погіршувало виявлення дотику, і комбіноване вимкнення кори не додавало шкоди. Крім того, вимкнення S1 знижувало реакцію нейронів SC на дотик.
Найцікавіше показало декодування виборів за нейронною активністю. Поведінка мишей точніше пояснювалася змінами в популяції нейронів верхніх горбиків, ніж втратою сенсорної інформації в корі. Інакше кажучи, кора працює не як датчик, що передає «сирі» дані, а як регулятор, який налаштовує поріг рішень у підкірковій мережі.
Нейронаука вибору і машинні класифікатори: що дає відкриття
Коротко: робота доповнює класичну картину, де кора «думає», а давніші структури лише виконують. Тут підкірковий вузол виявився місцем, де сенсорний сигнал перетворюється на рішення, а кора лише зсуває терези.
Для інженерів аналогія впізнавана: будь-який класифікатор має і якість розпізнавання, і поріг спрацювання, а бізнес постійно обирає між пропущеними сигналами та хибними тривогами. Мозок, як виявилося, теж розділяє ці налаштування між різними структурами. Водночас переносити висновки на людей зарано: дослідження проведене на мишах і стосується одного типу завдання, виявлення дотику до вусів.
Роботу фінансували Національні інститути здоров'я США (NIH), Simons Foundation, зокрема її ініціатива з досліджень аутизму SFARI, а також фонд Shurl and Kay Curci і Research Corporation for Science Advancement. Конфлікту інтересів автори не декларують, а сирі дані й рецензії опубліковано у відкритому доступі разом зі статтею.