Ваш внутрішній годинник задоволення — як мозок прогнозує радість

Міжнародна група науковців встановила: людський мозок здатен не лише передбачати, що нагорода наближається, але й прогнозувати, коли саме вона настане. Така когнітивна «надздібність» пов’язана з конкретною ділянкою, що знаходиться глибоко всередині мозку — так званою вентральною покришковою зоною. Саме вона виконує ключову функцію у нейронних ланцюгах мотивації та системі винагород. Про це йдеться в дослідженні, опублікованому на ScienceDaily.

Вентральна тегментальна ділянка: більше ніж центр винагороди

VTA (ventral tegmental area) — невелика ділянка середнього мозку — виробляє нейромедіатор допамін, що визначає нашу реакцію на позитивні стимули. Дослідження, проведене командою з UNIGE, Harvard та McGill, показало, що VTA не лише сигналізує про майбутню винагороду, але й точно кодує час її настання. Це відкриття опубліковане в журналі Nature.

Попередні експерименти на тваринах виявили цікавий механізм: коли після світлового сигналу послідовно з’являлася нагорода, VTA з часом починала вивільняти дофамін не під час отримання самої нагороди, а відразу після появи сигналу. Інакше кажучи, мозок навчився «передчувати» винагороду, формуючи реакцію на знак, що її передвіщає, а не на подію як таку. Така здатність демонструє складність нейромеханізмів очікування, передбачення й формування мотивації

Раніше вважалося, що VTA просто прогнозує ймовірність винагороди: коли певний стимул постійно передував винагороді (напр., світловий сигнал), допамін виділявся не під час отримання винагороди, а одразу після сигналу. Тепер виявлено, що це лише верхівка айсберга — VTA прогнозує не тільки факт, а й момент винагороди.

Нейрони та багаточасові шкали

Професор Александр Пуже з UNIGE пояснює: «Замість простої оцінки суми майбутніх винагород, VTA кодує їх тимчасовий розвиток: кожну винагороду окремо з точною миттю очікування». У їхньому дослідженні різні нейрони реагували на винагороди в різних часових горизонтах — одні за кілька секунд, інші за хвилини, а треті — за більш віддалені періоди.

• Нейрони короткого терміну — фіксують винагороду через кілька секунд
• Середньотривалі нейрони — реагують через одну хвилину
• Довготривалі нейрони — прогнозують віддалені винагороди

Ця різноманітність дає системі навчання гнучкість: можна адаптувати поведінку під негайні або відкладені цілі залежно від стратегічних пріоритетів.

Синергія нейронауки та штучного інтелекту

Дослідження стало можливим завдяки тісній взаємодії між нейрофізіологами та фахівцями з ШІ. Naoshige Uchida та Paul Masset зібрали об’ємні дані про активність VTA у тварин під час винагороди, а потім застосували математичний алгоритм, розроблений Alexandre Pouget, який ураховує часова структура обробки винагороди. Результати моделювання ідеально відповідали емпіричним спостереженням.

Таке двонаправлене натхнення — коли мозок допомагає створювати більш досконалі алгоритми, а алгоритми, своєю чергою, виявляють нові механізми роботи мозку — відкриває перспективи для кращого розуміння мотивації, навчання та порушень психічного здоров’я.

Що далі?

Подальші дослідження можуть розкрити, як багаточасове кодування винагороди впливає на адаптивну поведінку в стресових умовах, зокрема в контексті війни та відновлення після травм. Усвідомлення тонкої роботи «годинника» мозку може сприяти розробці нових методів підтримки психічного здоров’я.

Більше новин читайте на GreenPost.