Нейробиологи проследили пути мотивации

Схема плавательного теста. От мозга крысы отходит оптический кабель для стимуляции и кабель для записи данных. Иллюстрация из статьи Warden, M., et al., Nature 2012

Исследователи из Стенфордского университета установили пути, по которым у крыс передаются сигналы принятия решения от префронтальной коры к моторным зонам мозга. Работа нейробиологов опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте университета.

Для изучения мотивации и механизма принятия решений на крысах ученые использовали специальный плавательный тест. В ходе эксперимента животных помещали в прозрачный наполненный водой пластиковый стакан с высокими стенками. Обычно животные сначала пытаются из него выбраться, и лишь спустя некоторое время отчаиваются и прекращают что-либо делать (при этом они не тонут). Этот тест обычно используют для измерения эффективности антидепрессантов - подавленные животные прекращают попытки выбраться из стакана гораздо раньше своих жизнерадостных сородичей.

В новом эксперименте авторы считывали активность мозга в то время, пока крысы находились в наполненном стакане. Ранее уже было известно, что в принятии решения (в данном случае - плыть или не плыть) участвуют нейроны, входящие в состав префронтальной коры. Однако, какие именно это нейроны было не понятно - неспецифическое электрическое стимулирование этой зоны никак не влияло на поведение крыс. Это, по словам авторов, говорит о наличии в префронтальной коре как стимулирующих, так и подавляющих целенаправленную активность нейронов.

Чтобы выделить из исследуемой зоны именно те нейроны, который приводят к активным действиям, авторы прибегли к методам оптогенетики. Они подразумевают работу с животными, нейроны которых могут активироваться в ответ на прямое облучение светом с помощью вживленного световода. Этот метод, в отличие от электрической стимуляции, может быть крайне специфичным - то есть стимулировать исключительно исследуемую популяцию нейронов. Используя методы оптогенетики, биологи проследили, какие именно нейроны префронтальной зоны активируют нейроны в стволе мозга и проследили путь, которым идет мотивирующий сигнал. Одним из ключевых пунктов, через которые проходил сигнал, оказался один из ганглиев в стволе (dorsal raphe nucleus), известный как центр выработки серотонина - нейромедиатора, нарушение метаболизма которого связано с депрессией.

Ранее работающие методами оптогенетики нейробиологи показали, что с помощью активации светом отдельных зон мозга макак можно сделать их сообразительнее, то есть существенно улучшить результаты их тестов на мышление.