Неврологи из Орегонского университета сообщают, что две области мозга мыши объединяют представление о том, что слышится и что ожидается, направляя поведение, которое приводит мышей к лучшей награде.
Исследователи знали, что сигналы идут от ушей к стволу мозга, таламусу и слуховой коре, а затем далее. Что было неизвестно, так это то, как эти сигналы о звуках используются другими областями мозга для принятия решений и управления поведением.
В серии исследований с использованием мышей исследователи из лаборатории Сантьяго Харамильо, профессора биологии и члена Института неврологии, определили задний хвост дорсального полосатого тела как ключевую роль. В апрельской статье 2018 года, опубликованной в Nature Communications, Джарамилло и его коллеги обнаружили доказательства того, что нейроны в этой области обеспечивают стабильное представление звуков во время слуховых задач.
Последующие исследования, опубликованные в Journal of Neuroscience, были направлены на дальнейшее понимание того, что происходит в слуховой сенсорной системе мозга мыши, сказал Джарамилло.
В январе его лаборатория сообщила, что дорсально-задний стриатум получает сигналы от двух параллельных путей, один от слухового таламуса, а другой от слуховой коры. Второе исследование, опубликованное в Интернете 5 марта, более подробно рассмотрело, как интегрируются сигналы.
«Сигналы от обоих путей очень хорошо говорят вам о частоте звуков», - сказал Джарамилло. «Это объясняет, почему, если вы отключаете слуховую кору, вы все равно получаете нужные вам сигналы от слухового таламуса. В нашем втором исследовании мы изучали интеграцию звука, действия и вознаграждения. Мы знали, что активность нейронов в этих областях мозга представляет собой звуки, но как насчет действий и ожиданий вознаграждения?"
Оказалось, что интеграция реакции на вознаграждение или ожидание усвоенного вознаграждения усиливается в задней части полосатого тела, как обнаружили исследователи, используя электрофизиологические записи в простых сценариях с двумя вариантами ответов.
Первоначально 11 взрослых самцов мышей, более 100 испытаний, слышали короткие всплески высокочастотных и низкочастотных звуков. В качестве награды мышей ждала одна или две капли воды, если они двигались вправо или влево в зависимости от частоты звука. В этот момент исследователи изменили ассоциацию вознаграждения и звука, чтобы посмотреть, можно ли перепрограммировать запрограммированное ожидание у мышей и повлиять на изменение направленного поведения.
Со временем в задней части дорсального полосатого тела появилась усиленная реакция, поскольку мыши адаптировали свои движения в поисках большей награды. Новое исследование предполагает, что задействованные слуховые нейроны создают представления о звуках, действиях и ожиданиях вознаграждения.
«Вы можете сказать по возбуждению нейронов, какое действие, которое ожидает мышь, принесет наибольшую награду», - сказал Джарамилло.
Исследования в лаборатории Харамильо направлены на то, чтобы понять, как мозг учится принимать лучшие решения. Он отметил, что участки мозга и схемы у людей схожи, но неизвестно, достигают ли звуковые сигналы задней части полосатого тела двумя путями.
В конечном счете, по словам Харамильо, его исследования могут предоставить возможности для терапевтических стратегий, включая, возможно, специализированные устройства для лечения слуховых расстройств человека или повреждений, связанных с инсультами или травмами.
«То, что мы делаем в лаборатории, является фундаментальной наукой», - сказал он. «Мы пытаемся понять, как работает здоровый мозг, чтобы будущие исследования могли использовать эти знания для разработки более точных диагнозов и методов лечения».