В нашем мозгу есть «симулятор», который представляет себе сценарии при планировании
Мы все были там. Вы стоите на перепутье и размышляете о том, что будет, если вы решите. Стоит ли вам принять предложение о новой работе? Переехать в другой город? Расстаться со своим любимым человеком? Хотя будущее остается неопределенным, наш мозг обладает удивительной способностью моделировать возможные варианты развития событий и планировать их соответствующим образом.
Удивительное исследование раскрыло нейронную картину, происходящую во время планирования. Ученые обнаружили, что префронтальная кора и гиппокамп, две ключевые области мозга, совместно создают мысленные симуляции потенциальных действий, позволяя нам принимать взвешенные решения.
Префронтальная кора и гиппокамп
Префронтальная кора, расположенная в передней части мозга, играет важнейшую роль в планировании и принятии решений. Она действует как мысленный тренажер, позволяя нам представлять себе различные сценарии и их возможные результаты. Однако этот процесс моделирования опирается на информацию из другой области мозга - гиппокампа.
Гиппокамп, расположенный глубоко в височной доле мозга, отвечает за формирование и хранение памяти. Он создает ментальную репрезентацию нашего опыта, формируя когнитивную карту окружающего нас мира. Эта карта включает в себя информацию о пространственных отношениях, объектах и событиях.
Когда префронтальная кора участвует в планировании, она обращается к этой когнитивной карте, хранящейся в гиппокампе. Она использует эту информацию для детального мысленного моделирования потенциальных действий и их последствий. Опираясь на наш прошлый опыт и знания, префронтальная кора может оценивать различные варианты и принимать обоснованные решения о том, как действовать дальше.
Префронтальная кора действует как «симулятор», мысленно проверяя возможные действия с помощью когнитивной карты, хранящейся в гиппокампе", - объясняет Марсело Маттар, доцент Нью-Йоркского университета и соавтор исследования.
Вычислительная модель планирования мозга
Чтобы лучше понять процесс планирования, исследовательская группа разработала вычислительную модель, которая могла предсказать активность мозга во время принятия решений.
Модель, представляющая собой рекуррентную нейронную сеть (РНС), обучалась на основе поступающей информации, подобно тому, как наш мозг адаптируется и учится с течением времени.
Эта инновационная модель учитывала «воображаемые действия» - мысленные симуляции, которые мы создаем при рассмотрении различных вариантов.
Это похоже на то, как шахматист делает несколько ходов вперед, прежде чем остановиться на лучшем. Моделируя потенциальное будущее, мы можем быстро адаптироваться к новым условиям, например, найти альтернативный маршрут, когда наш обычный путь заблокирован.
Мозг крысы и человека во время планирования
Чтобы подтвердить свою вычислительную модель, команда исследователей провела эксперименты с участием людей и крыс. Перед участниками эксперимента ставилась задача пройти виртуальный лабиринт на экране компьютера, а их мозговая активность отслеживалась с помощью методов нейровизуализации.
Особое внимание исследователи уделили регистрации нейронной активности в те моменты, когда участники делали паузу, чтобы спланировать свой следующий шаг в лабиринте.
В параллельном эксперименте крысы были помещены в физический лабиринт, который повторял дизайн виртуального лабиринта, используемого для людей. Нейронные записи были сделаны из мозга крыс, когда они перемещались по лабиринту, что позволило исследователям сравнить нейронные паттерны, наблюдаемые у обоих видов.
Удивительная активность мозга
Результаты этих экспериментов оказались весьма примечательными. У людей была обнаружена четкая корреляция между временем, потраченным на обдумывание следующего хода в лабиринте, и интенсивностью нейронной активности, наблюдаемой в префронтальной коре и гиппокампе.
Это говорит о том, что эти области мозга активно участвуют в процессе планирования, а повышенная активность отражает большую степень умственного моделирования и принятия решений.
Более того, паттерны нейронной активности, зарегистрированные у крыс, очень похожи на те, что были предсказаны вычислительной моделью. Такое соответствие между реальными наблюдениями и предсказаниями модели служит убедительным доказательством валидности модели и ее способности точно отражать нейронные механизмы, лежащие в основе поведения при планировании.
Последствия исследования
Данное исследование имеет далеко идущие последствия для понимания нейронных основ планирования - важнейшего аспекта интеллекта человека и животных.
"Это исследование проливает свет на нейронные и когнитивные механизмы планирования - основной компонент интеллекта как человека, так и животных. Более глубокое понимание этих мозговых механизмов может в конечном итоге улучшить лечение расстройств, влияющих на способность принимать решения", - говорит Маттар.
Разгадав сложную схему взаимодействия префронтальной коры и гиппокампа, ученые стали на шаг ближе к разгадке тайн умения мозга планировать.
Эти знания могут проложить путь к новым методам лечения людей, испытывающих трудности с принятием решений, и потенциально улучшить качество их жизни.
Подводя итог, можно сказать, что в следующий раз, когда вы заблудитесь в своих мыслях, размышляя о бесконечных возможностях будущего, помните, что ваш мозг усердно работает, моделируя эти сценарии, чтобы направить вас к наилучшему решению. Это как личный предсказатель в вашей голове, который помогает вам ориентироваться в жизненных неопределенностях.
Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
