Обнаружен новый класс клеток мозга, выполняющих совершенно особую функцию.
Мозг способен распознавать, когда шум, который мы ожидаем услышать, звучит не совсем правильно. Например, вы собираетесь закрыть дверь автомобиля, но недостаточно сильно на нее нажимаете и понимаете, что совершили ошибку, когда не слышите характерного стука и щелчка замка. До сих пор ученые не знали, как именно мозг справляется с этой задачей, но новое исследование обнаружило популяцию клеток мозга, у которых есть только одна задача – сообщать нам, когда что-то звучит неправильно.
Предсказание звука, который должен возникнуть в результате того или иного действия, – способность, присущая не только человеку. Многие другие животные тоже умеют это делать, и предыдущие исследования показали, что их мозг способен сигнализировать о том, что звук не такой, каким он должен быть.
Группа специалистов из Нью-Йоркского университета ранее изучала эту способность на мышах и теперь попыталась выйти на новый уровень и выяснить, существуют ли специфические нейроны, в задачу которых входит реагирование на ошибочные звуки.
Сначала мышей научили ожидать определенного звука при нажатии на рычаг. Когда ассоциация между звуком и нажатием на рычаг укоренилась, исследователи стали варьировать звуки, которые слышали мыши, имитируя ситуации, с которыми сталкивается человек, например, неправильное закрытие двери автомобиля.
Электрофизиологические записи выявили в слуховой коре популяцию нейронов, которые были неактивны пока все звуки были такими, какими они должны быть. Но как только звук не соответствовал ожиданиям, эти “нейроны ошибки прогнозирования”, как их назвали ученые, активизировались, сигнализируя о том, что что-то не так.
Что еще более удивительно, разные подгруппы этих нейронов работали так, чтобы предупредить мозг не только о том, что что-то не так, но и о том, что именно не так. Например, одна группа нейронов активизировалась, когда звук, который слышали мыши, был тише, чем должен быть, а другая – только когда звук запаздывал.
“Когда движение издает неожиданный звук, он может противоречить нашим ожиданиям по самым разным причинам”, – сказал в своем заявлении старший автор исследования Дэвид Шнайдер. “Разные нейроны активны, когда движение издает слишком тихий звук, и другие нейроны, когда движение издает неправильный звук”.
Хотя пока работа ведется на мышах, открытие может иметь значение для изучения слухового обучения у человека.
“Подобные нейроны могут быть жизненно важны при обучении речи или игре на музыкальном инструменте. Оба этих вида поведения предполагают множество проб и ошибок, множество ошибок и обучение на ошибках”, – пояснил ведущий автор исследования Николас Аудетт.
Шнайдер добавляет: “Есть много интересных вопросов. Разве у музыкантов-экспертов нейроны ошибок прогнозирования лучше, чем у новичков? А при заболеваниях, при которых речь недоразвита, нейроны ошибок предсказания работают со сбоями?”
Мозг во многом полагается на ожидания. Некоторые даже называют его “машиной предсказаний”. Именно поэтому, например, мы не замечаем слепого пятна в поле зрения – мозг просто заполняет его тем, что ожидает увидеть. Исследования показывают, что ожидание может оказывать сильное влияние на восприятие мира и взаимодействие с ним.
Поэтому вполне логично, что мозг обладает сложными механизмами для обнаружения неожиданного.
“Мозг замечательно распознает происходящее в мире, но еще лучше он умеет сказать, ожидалось ли то, что произошло, или нет”, – говорит Шнайдер. “Мы обнаружили, что в мозге есть особые нейроны, которые не говорят о том, что произошло, а, наоборот, сообщают о том, что пошло не так”.
Исследование опубликовано в журнале Journal of Neuroscience.
Читайте также: Цитоэлектрическая связь: как мозговые волны формируют структуру разума