Учёным Орегонского университета (University of Oregon), изучающим, как обработка звуковой информации влияет на поведение мышей, удалось определить, какая часть мозга у этих грызунов объединяет звуковую информацию с действиями и ожиданием вознаграждения.
Исследователи знают, что сигналы, создаваемые звуком, идут от ушей к стволу головного мозга. Но им не было известно, как эти сигналы используются другими областями мозга для принятия решений и последующих действий.
Серия исследований в лаборатории Сантьяго Харамильо (Santiago Jaramillo) помогла определить, что часть мозга, известная как хвостатое ядро полосатого тела (стриатума), является ключевой в этом процессе.
В 2018 году группа исследователей во главе с Харамильо сообщила в Nature Communications, что нейроны в полосатом теле обеспечивают стабильное воспроизведение звуков во время выполнения задач, связанных со слухом. Последующие статьи в Journal of Neuroscience давали дополнительную информацию о слуховой сенсорной системе мышей.
В январе 2019 года Харамильо сообщил, что данная область мозга получает сигналы двумя параллельными путями, от слухового таламуса и от слуховой коры головного мозга. В следующем исследовании, опубликованном в марте, более подробно были рассмотрены способы объединения сигналов.
«Сигналы двумя путями сообщают частоту звуков, — говорит Харамильо. — Это объясняет, почему при отключении слуховой коры мы продолжаем получать сигналы от слухового таламуса. Во втором исследовании мы выявили, как объединяются звуки с действиями и системой вознаграждения. Мы знали, что активность нейронов в этих регионах мозга связана с представлением о звуке, но не было известно, как она объединяет звук с действиями и ожиданием вознаграждения».
Используя электрофизиологические записи простых сценариев с двумя вариантами выбора, исследователи обнаружили, что интеграция слухового сигнала с реакцией вознаграждения, или его ожидания, происходит в верхней части полосатого тела (дорсальном стриатуме).
11 взрослых мышей прошли более 100 испытаний, они прослушивали краткие высоко- и низкочастотные звуковые сигналы. В качестве вознаграждения мышей ожидали одна или две капли воды, если они двигались вправо или влево, основываясь на частоте звука. Потом исследователи изменили звуковую ассоциацию, чтобы узнать, можно ли перепрограммировать запрограммированное предвидение мышей и повлиять на изменение их поведения.
С течением времени реакция стимулировала ответ в полосатом теле, по мере того, как мыши адаптировали свои движения в поисках большего вознаграждения.
«Можно сказать, запуск каких нейронов у мыши связан с ожиданием лучшей награды», — говорит Харамильо. Исследования в его лаборатории направлены на то, чтобы понять, как мозг учится принимать правильные решения. Он отмечает, что области мозга и цепочки нейронов у мышей похожи на мозг людей, но достигают ли звуковые сигналы полосатого тела у нас такими же двумя путями, пока неизвестно.
Харамильо отметил, что его исследования могут со временем пригодиться в разработке новых стратегий лечения различных нейрофизиологических расстройств, в том числе расстройств слуха, связанных с инсультами или травмами.
