Исследователи из Университетского колледжа Лондона сделали важное открытие в области нейробиологии, выявив новые аспекты когнитивной деятельности головного мозга. В своем исследовании, результаты которого были опубликованы в авторитетном научном журнале «Nature», они сосредоточились на том, как неокортекс и таламус взаимодействуют для распознавания несоответствий между ожидаемыми событиями и реальными впечатлениями, которые испытывают животные. Это открытие приводит к лучшему пониманию того, как животные и, в частности, люди, адаптируются к окружающей среде, благодаря возможности корректировать свои ожидания на основе опыта.
В ходе исследования ученые обнаружили, что ошибки в прогнозировании способствуют выборочному усилению нейронной активности, отвечающей за обработкуUnexpected sensory data. Это связано с тем, что сигналы, возникающие в результате ошибок прогнозов, играют критическую роль в процессе обучения и формировании ожиданий, которые, по сути, являются основой адаптации к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.
Для того чтобы выяснить механизмы, задействованные в обработке ожидаемых иUnexpected события, ученые применили метод двухфотонной кальциевой визуализации. Они наблюдали за нейронной активностью у мышей, которые находились в виртуальной реальности. В ходе эксперимента животные перемещались по виртуальному коридору, где им неожиданно демонстрировались новые визуальные стимулы. Это дало возможность точно контролировать сенсорные входы, позволяя исследователям изучить реакции мозга на различные стимулы.
Полученные данные показали, что сигналы, связанные с ошибками прогнозирования, в нейронной сети не просто отражают различия между ожидаемым и фактическим визуальным вводом. В действительности, мозг усиливает реакции тех нейронов, которые наиболее чувствительны к неожиданным стимулам. Это делаетUnexpected события более заметными и, следовательно, позволяет животным быстрее адаптироваться и реагировать на изменения в окружении.
Ученые также сделали интересное обнаружение относительно взаимодействия различных типов нейронов в мозге. В частности, они отметили, что экспрессирующие ингибирующие интернейроны, которые вырабатывают вазоактивные интестинальные полипептиды (VIP), и таламическая структура, известная как подушка, которая интегрирует информацию из разных областей неокортекса и подкорковых структур, работают совместно. Это взаимодействие способствует формированию сигналов, помогающих в прогнозировании возможных несоответствий в сенсорном вводе.
Таким образом, исследование подчеркивает важность кооперативного взаимодействия между неокортексом и таламусом в контексте обработки и интерпретации сенсорных ошибок. Эти выводы могут существенно расширить наше понимание механизмов, лежащих в основе многих неврологических расстройств, включая аутизм и шизофрению. Также это открытие может стать основой для дальнейших исследований в данной области, стремящихся разобраться в сложных процессах, контролирующих наши восприятия и адаптацию к изменяющимся условиям жизни.