Вчені з'ясували, як мозок миші пов'язує звук і винагороду

Експерименти на мишах показали, що звуковий сигнал надходить у мозок двома шляхами.

Вченим Орегонського університету (University of Oregon), що вивчає, як обробка звукової інформації впливає на поведінку мишей, вдалося визначити, яка частина мозку у цих гризунів об'єднує звукову інформацію з діями і очікуванням винагороди.

Дослідники знають, що сигнали, створювані звуком, йдуть від вух до стовбура головного мозку. Але їм не було відомо, як ці сигнали використовуються іншими областями мозку для прийняття рішень і подальших дій.

Серія досліджень в лабораторії Сантьяго Харамільо (Santiago Jaramillo) допомогла визначити, що частина мозку, відома як хвостате ядро смугастого тіла (стріатума), є ключовою в цьому процесі.

У 2018 році група дослідників на чолі з Харамільо повідомила в Nature Communications, що нейрони в смугастому тілі забезпечують стабільне відтворення звуків під час виконання завдань, пов'язаних зі слухом. Наступні статті в Journal of Neuroscience давали додаткову інформацію про слухову сенсорну систему мишей.

У січні 2019 року Харамільо повідомив, що дана область мозку отримує сигнали двома паралельними шляхами, від слухового таламусу і від слухової кори головного мозку. У наступному дослідженні, опублікованому в березні, більш детально були розглянуті способи об'єднання сигналів.

"Сигнали двома шляхами повідомляють частоту звуків, - говорить Харамільо. - Це пояснює, чому при відключенні слухової кори ми продовжуємо отримувати сигнали від слухового таламусу. У другому дослідженні ми виявили, як об'єднуються звуки з діями і системою винагороди. Ми знали, що активність нейронів у цих регіонах мозку пов'язана з уявленням про звук, але не було відомо, як вона об'єднує звук з діями і очікуванням винагороди ".

Використовуючи електрофізіологічні записи простих сценаріїв з двома варіантами вибору, дослідники виявили, що інтеграція слухового сигналу з реакцією винагороди, або його очікування, відбувається у верхній частині смугастого тіла (дорсальному стріатумі).

11 дорослих мишей пройшли понад 100 випробувань, вони прослуховували короткі високо- і низькочастотні звукові сигнали. Як винагороду мишей очікували одна або дві краплі води, якщо вони рухалися вправо або вліво, ґрунтуючись на частоті звуку. Потім дослідники змінили звукову асоціацію, щоб дізнатися, чи можна перепрограмувати запрограмоване передбачення мишей і вплинути на зміну їхньої поведінки.

З плином часу реакція стимулювала відповідь у смугастому тілі, у міру того, як миші адаптували свої рухи в пошуках більшої винагороди.

«Можна сказати, запуск яких нейронів у миші пов'язаний з очікуванням кращої нагороди», - говорить Харамільо. Дослідження в його лабораторії спрямовані на те, щоб зрозуміти, як мозок вчиться приймати правильні рішення. Він зазначає, що області мозку і ланцюжки нейронів у мишей схожі на мозок людей, але чи досягають звукові сигнали смугастого тіла у нас такими ж двома шляхами, поки невідомо.

Харамільо зазначив, що його дослідження можуть з часом стати в нагоді в розробці нових стратегій лікування різних нейрофізіологічних розладів, у тому числі розладів слуху, пов'язаних з інсультами або травмами.