Что происходит в мозге, когда оно принимает решение?
Мы знаем много, но недостаточно, о том, как все винтики подходят друг к другу.
Пиюшгири Ревагар, CC BY-NC-ND

Решения охватывают широкий спектр сложностей. Есть действительно простые: я хочу яблоко или кусок пирога с моим обедом? Тогда есть гораздо более сложные: какую машину я должен купить или какую карьеру выбрать?

Нейробиологи, подобные мне, идентифицировали некоторые из отдельных частей мозга, которые способствуют принятию подобных решений. Различные области звуки процесса, Достопримечательности или уместным предварительные знания, Но понимание того, как эти отдельные игроки работают вместе как команда, все еще является проблемой не только для понимания процесса принятия решений, но и для всей области нейронауки.

Одной из причин является то, что до сих пор нейронаука действовала в традиционной модели научных исследований: индивидуальные лаборатории работают самостоятельно, обычно фокусируясь на одной или нескольких областях мозга. Это затрудняет для любого исследователя интерпретацию данных, собранных другой лабораторией, потому что у всех нас есть небольшие различия в том, как мы запускаем эксперименты.

Нейрофизиологи, которые изучают процесс принятия решений, создают, например, все виды игр для животных, и мы собираем данные о том, что происходит в мозге, когда животное делает ход. Когда у каждого есть другая экспериментальная установка и методология, мы не можем определить, являются ли результаты из другой лаборатории подсказкой о чем-то интересном, что на самом деле происходит в мозге или просто побочном продукте различий в оборудовании.

Инициатива МОЗГА, которую администрация Обамы начала в 2013, начала поощрять сотрудничество, которое нуждается в нейробиологии. Я просто думаю, что он не прошел достаточно далеко. Поэтому я стал одним из основателей проекта под названием Международная лаборатория мозга - виртуальная мега-лаборатория, состоящая из многих лабораторий в разных учреждениях, - чтобы показать, что пословица «в одиночку мы идем быстро, вместе идем далеко», справедливо для нейронауки. Первый вопрос, с которым сталкивается сотрудничество, фокусируется на принятии решений мозгом.


графика подписки внутри себя


Команда решения мозга

Отдельные лаборатории нейробиологии уже раскрыли много о том, как конкретные области мозга способствуют принятию решений.

Скажите, что вы выбираете между яблоком или куском пирога, чтобы пойти с обедом. Во-первых, вам нужно знать, что яблоки и пирожные являются двумя вариантами. Это требует действий из областей мозга, которые обрабатывают сенсорную информацию - ваши глаза видят ярко-красную кожу яблока, а ваш нос принимает сладкий запах торта.

Эти сенсорные области часто связаны с тем, что мы называем зонами ассоциации. Исследователи традиционно считали, что они играют определенную роль в размещение различных частей информации вместе. Путем сопоставления информации с глаз, ушей и т. Д. Области ассоциации могут давать более последовательные, вид с большой картинкой о том, что происходит в мире.

И зачем выбирать одно действие над другим? Это вопрос для мозга схема вознаграждения, что имеет решающее значение в взвешивание значений различных параметров, Вы знаете, что торт теперь будет вкусно сладким, но вы можете пожалеть об этом, когда поедете в спортзал позже.

Затем есть лобная кора, которая, как полагают, играет роль в контроле за добровольными действиями, Исследования показывают, что он участвует в совершении определенного действия после поступления достаточной входящей информации. Это часть мозга, которая может сказать вам, что кусок пирога пахнет настолько хорошо, что он стоит всех калорий.

Понимание того, как эти разные области мозга обычно работают вместе для принятия решений, может помочь понять, что происходит с больными мозгами. Пациенты с такими расстройствами, как аутизм, шизофрения и болезнь Паркинсона, часто используют сенсорную информацию необычным образом, особенно если они сложны и неопределенны. Исследования по принятию решений могут также информировать о лечении пациентов с другими расстройствами, такими как злоупотребление психоактивными веществами и наркомания. В самом деле, наркомания, возможно, является ярким примером о том, как принятие решений может пойти очень неправильно.

Совместная работа лаборатории по всему миру

Прямо сейчас, нейробиологи делают много снимков крупным планом того, что происходит в определенных областях мозга, когда оно принимает решение. Но они не очень хорошо координируются друг с другом, поэтому эти кусочки крупного плана не подходят друг другу, чтобы дать нам общую картину принятия решений, которая нам нужна.

Вот почему команда из нас присоединилась к Международной лаборатории мозга. При поддержке Международного координационного центра по нейроинформатике, Wellcome Trust и Фонда Саймонса (также являющегося спонсором «Беседы США») мы стремимся создать эту общую картину, разработав один крупномасштабный эксперимент, в котором используется тот же подход для изучения многих различные области мозга. Поскольку мозг настолько сложный, нам нужен опыт многих разных лабораторий, каждый из которых специализируется на определенных областях мозга. Но нам нужно, чтобы они координировали и использовали один и тот же подход, чтобы мы могли объединить все их разные части картины.

Мы собираем группу ученых из 21, которые будут очень тесно работать, чтобы понять, как миллиарды нейронов работают вместе в одном мозге, чтобы принимать решения. Около десятка различных лабораторий каждый будет частью одного большого эксперимента, измеряя активность нейронов у животных, занимающихся точно такой же игрой. Наши члены команды будут регистрировать активность сотен нейронов в мозгу каждого животного. Мы собираем десятки тысяч нейронных записей, которые мы можем проанализировать вместе.

Пусть она будет простой

В реальных решениях вы объединяете множество разных частей информации - свои сенсорные сигналы, свои внутренние знания о том, что вознаграждает, что является рискованным. Но реализовать это в лабораторном контексте довольно сложно.

Мы надеемся воссоздать естественный опыт кормления мышей. В реальной жизни существует много разных путей, которые животное может предпринять, когда оно перемещается по миру, ища что-то поесть. Он хочет найти пищу, потому что еда вознаграждает. Он использует входящие сенсорные сигналы, например: «О, я вижу сверчок там!» Животное могло бы сочетать это с памятью о награде, например: «Я знаю, что в этой области есть пышные ягодные кусты, я помню это со вчерашнего дня, поэтому я «Я пойду туда». Или «Я знаю, что здесь был кот в прошлый раз, поэтому мне лучше избегать этой области».

На первом этапе установка, которую мы используем для Международной лаборатории мозга, выглядит не совсем естественной. У мыши есть небольшое устройство, которое оно использует для принятия решений - это на самом деле колесо из набора Lego. Например, он может узнать, что, когда он видит изображение вертикальной решетки и поворачивает колесо до тех пор, пока изображение не будет центрировано, оно получит награду. Если вы думаете о том, что такое фуражирование - изучая окружающую среду, пытаясь найти награды, используя сенсорные сигналы и предварительные знания, эта простая активность колес Lego действительно отражает ее сущность.

Нам действительно нужно было подумать о компромиссе между достаточно сложным поведением, чтобы дать нам представление о интересных нейронных вычислениях, и это было достаточно просто, чтобы его можно было реализовать точно так же во многих экспериментальных лабораториях. Баланс, который мы поразили, - это задача принятия решений, которая начинается просто и становится все более сложной, поскольку индивидуальное животное достигает различных этапов обучения.

БеседаДаже на самой простой, очень ранней стадии, на которой мы смотрим, где животные только совершают добровольные движения, они решают, когда нужно сделать движение, чтобы собрать вознаграждение. Я уверен, что мы можем пойти гораздо дальше, но даже если это все, что у нас есть, с нейронными измерениями со всего мозга во время простого поведения, подобного этому, будет очень интересно. Мы не знаем, как это происходит в мозге, когда вы решаете, когда нужно предпринять конкретные действия и как выполнить это действие. Наличие нейронных измерений со всего мозга о том, что произошло непосредственно перед тем, как животное спонтанно решило пойти и получить награду, станет огромным шагом вперед.

Об авторе

Энн Чордленд, доцент кафедры нейронауки, Лаборатория Cold Spring Harbor

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon