Ваш мозг обрабатывает новые ощущения из внешнего мира — как инструмент ощущается, звучит, выглядит — и на основе этих сенсорных сигналов принимает решения о том, что должны делать ваши мышцы дальше. Но практика делает совершенным, верно? По мере накопления опыта вы слышите тонкости музыки и чувствуете струны с меньшим усилием; ваши пальцы начинают двигаться по ладам с легкостью и, кажется, без сознательного размышления.

Исходя из этого, лаборатория Стэнли тщательно изучила нейронную сигнализацию, которая коррелирует с адаптивным поведением у мышей, и то, что они обнаружили, может стать первым шагом к новым стратегиям улучшения и ускорения обучения. Исследование, опубликованное 27 января в журнале Nature Communications, предполагает, что область мозга, которая традиционно считалась основным центром сенсорной сигнализации — первичная соматосенсорная кора — играет более глубокую роль в принятии решений и является частью адаптивной структуры мозга, которая способствует гибкому поведению по мере накопления опыта.

Кристиан Вайблингер, постдокторский исследователь и ведущий автор исследования, описал первичную соматосенсорную кору, или S1, как «раннюю» область мозга, куда поступают тактильные стимулы из внешнего мира. 

Но ученые уже давно предполагали, что эта ранняя область может играть ключевую роль в функциях более высокого уровня, и что она является частью более крупной структуры, охватывающей различные структуры мозга. Эта идея оставалась в основном концептуальной и теоретической, а экспериментальных доказательств, подтверждающих ее, было мало. Теперь лаборатория Стэнли располагает некоторыми доказательствами.

Для измерения активности мозга у высокообученных мышей, которые учатся выполнять задачи в ответ на изменение стимулов, команда использовала генетически закодированную визуализацию напряжения in vivo. Это позволяет исследователям неинвазивно регистрировать сигналы мозга, отслеживая чувствительные к напряжению флуоресцентные белки в мозге.

Исследователи разработали серию психофизических экспериментов для оценки мышей, изучая, как животные действуют в изменяющейся среде — реагируют на стимулы усом, получают вознаграждение, адаптируются к изменяющимся стимулам. Кроме того, они измеряли соответствующие сигналы нейронов животных.

S1 не только обрабатывал тактильные стимулы и производил первичные сигналы нейронов, связанные с этой основной задачей, но и передавал более сложные сигналы, необходимые для адаптивного поведения в динамично меняющейся среде.

Как и в случае с первичной соматосенсорной корой, данное исследование также является лишь верхушкой айсберга. Но оно дало команде новую гипотезу, сказал Вайблингер: «Когда вы становитесь более опытным в каком-то деле, эти функции более высокого уровня могут возникать немного раньше — они смещаются вниз в иерархии мозга».

Далее, сказал Стэнли, следует продолжить исследование других областей мозга. Он хотел бы понять поток информации, который зарождается вне нашего тела и перемещается по иерархии мозга по мере накопления опыта.