Ваши внутренние часы удовольствия — как мозг прогнозирует радость

Международная группа ученых установила: человеческий мозг способен не только предвидеть приближение награды, но и прогнозировать, когда именно она наступит. Такая когнитивная «сверхспособность» связана с конкретным участком, находящимся глубоко внутри мозга — так называемой вентральной покрышечной зоной. Именно она выполняет ключевую функцию в нейронных цепях мотивации и системе вознаграждений. Об этом говорится в исследовании, опубликованном на ScienceDaily.

Вентральная тегментальная область: больше чем центр вознаграждения

VTA (ventral tegmental area) — небольшая область среднего мозга — вырабатывает нейромедиатор дофамин, определяющий нашу реакцию на положительные стимулы. Исследование, проведенное командой из UNIGE, Harvard и McGill, показало, что VTA не только сигнализирует о будущем вознаграждении, но и точно кодирует время его наступления. Это открытие опубликовано в журнале Nature.

Предыдущие эксперименты на животных выявили интересный механизм: когда после светового сигнала последовательно появлялась награда, VTA со временем начинала высвобождать дофамин не во время получения самой награды, а сразу после появления сигнала. Иначе говоря, мозг научился «предчувствовать» вознаграждение, формируя реакцию на знак, предвещающий ее, а не на событие как таковое. Такая способность демонстрирует сложность нейромеханизмов ожидания, предвидения и формирования мотивации

Ранее считалось, что VTA просто прогнозирует вероятность вознаграждения: когда определенный стимул постоянно предшествовал вознаграждению (например, световой сигнал), допамин выделялся не во время получения вознаграждения, а сразу после сигнала. Теперь обнаружено, что это лишь верхушка айсберга — VTA прогнозирует не только факт, но и момент вознаграждения.

Нейроны и многовременные шкалы

Профессор Александр Пуже из UNIGE объясняет: «Вместо простой оценки суммы будущих вознаграждений, VTA кодирует их временное развитие: каждое вознаграждение отдельно с точным мгновением ожидания». В их исследовании разные нейроны реагировали на вознаграждения в разных временных горизонтах — одни за несколько секунд, другие за минуты, а третьи — за более отдаленные периоды.

• Нейроны короткого срока — фиксируют вознаграждение через несколько секунд
• Среднесрочные нейроны — реагируют через одну минуту
• Долгосрочные нейроны — прогнозируют отдаленные вознаграждения

Это разнообразие дает системе обучения гибкость: можно адаптировать поведение под немедленные или отложенные цели в зависимости от стратегических приоритетов.

Синергия нейронауки и искусственного интеллекта

Исследование стало возможным благодаря тесному взаимодействию между нейрофизиологами и специалистами по ИИ. Naoshige Uchida и Paul Masset собрали объемные данные об активности VTA у животных во время вознаграждения, а затем применили математический алгоритм, разработанный Alexandre Pouget, который учитывает временную структуру обработки вознаграждения. Результаты моделирования идеально соответствовали эмпирическим наблюдениям.

Такое двунаправленное вдохновение — когда мозг помогает создавать более совершенные алгоритмы, а алгоритмы, в свою очередь, выявляют новые механизмы работы мозга — открывает перспективы для лучшего понимания мотивации, обучения и нарушений психического здоровья.

Что дальше?

Дальнейшие исследования могут раскрыть, как многовременное кодирование вознаграждения влияет на адаптивное поведение в стрессовых условиях, в частности в контексте войны и восстановления после травм. Осознание тонкой работы «часов» мозга может способствовать разработке новых методов поддержки психического здоровья.

Больше новостей читайте на GreenPost.