Представьте себе маленького мальчика, изображающего своего отца, бреющего в зеркале, или маленькую девочку, гордо покачивающуюся на высоких каблуках своей матери.
С младенчества мы учимся, наблюдая за другими людьми, а затем используем эти воспоминания, чтобы предсказывать результаты и принимать решения в будущем. Теперь исследование UCLA – Caltech выявило отдельные нейроны в головном мозге, которые поддерживают обучение с помощью наблюдений.
Опубликовано сентябрь. 6 в Nature Communications, результаты могут помочь ученым лучше понять, как мозг работает неправильно в таких условиях, как нарушения обучения и социальное тревожное расстройство.
В ходе вторичного открытия исследовательская группа также обнаружила, что нейроны в той же области срабатывают в ответ на злорадство – удовольствие от того, что кто-то делает грубую ошибку или проигрывает игру.
"Наблюдательное обучение – краеугольный камень нашей способности изменять поведение," сказал старший автор д-р. Ицхак Фрид, профессор нейрохирургии и психиатрии в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и Институте неврологии и поведения человека Семела. "Человеческая природа – хотеть учиться на ошибках других людей, а не совершать свои собственные."
Сказал ведущий автор Майкл Хилл, бывший ученый Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Калифорнийского технологического института, ныне базирующийся в Швейцарском национальном научном фонде: "Способность быстро учиться у других может дать человеку решающее преимущество перед другими видами. Этот навык также способствует тому, что кто-то чувствует, что он или она является членом одной культуры, а не другой."
Перед исследованием Фрид имплантировал электроды глубоко в мозг людей с эпилепсией, проходящих лечение в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, – стандартная медицинская процедура, используемая для определения происхождения эпилептических припадков до операции. Исследователи использовали электроды для записи активности отдельных нейронов в мозгу 10 человек, играющих в карточную игру.
Игрокам было предложено взять карту из одной из двух колод. Одна колода включала 70 процентов выигрышных карт, в то время как другая колода содержала только 30 процентов выигрышных карт. Каждый человек по очереди выбирал карты самостоятельно, а затем наблюдал, как двое других игроков тянут карты из тех же колод. Изучая результаты своего собственного выбора и выбора других игроков, участники быстро сосредоточились на колоде, содержащей лучшие карты.
Исследовательская группа была удивлена, обнаружив, что отдельные нейроны глубоко в лобной доле реагируют, когда пациент размышляет, выберут ли они или их оппоненты выигрышную карту. Эта область, называемая передней поясной извилиной корой, играет важную роль в таких высокоуровневых функциях, как принятие решений, ожидание вознаграждения, социальное взаимодействие и эмоции.
"Частота возбуждения отдельных нейронов изменялась в зависимости от того, что пациент ожидал от него," Хилл сказал. "Например, их противники выиграют или проиграют? Те же клетки также изменили свою реакцию после того, как пациент обнаружил, соответствует ли их прогноз цели, отражая их процесс обучения."
Результаты показывают, что отдельные нервные клетки в мозгу человека использовали детали, полученные при наблюдении за другими игроками, чтобы вычислить, из какой колоды выбрать карту из следующей.
"Передняя поясная извилина кора головного мозга действует как центральный орган, ответственный за принятие решений человеком, но мы мало знаем о нейронных механизмах на этом уровне," сказал Фрид, который также является профессором нейрохирургии на медицинском факультете Саклера в Тель-Авивском университете.
По словам авторов, полученные данные помогут ученым лучше понять организацию нейронов в передней поясной коре головного мозга и то, что именно они делают.
Фрид и Хилл предполагают, что активная стимуляция нейронов в передней поясной коре головного мозга может влиять на поведение человека и иметь возможные преимущества для людей, страдающих от неспособности к обучению или трудностей с чтением социальных сигналов.
Исследователи заметили, что клетки в одной и той же области энергично стреляли каждый раз, когда один игрок выигрывал или другие игроки проигрывали, и снижали свою активность всякий раз, когда человек проиграл или другие игроки выиграли.
"Хотя, очевидно, мы не знаем точно, что именно кодируют эти нейроны, интересно наблюдать, как нечто вроде злорадства отражается в активности отдельных нейронов в человеческом мозгу," Хилл сказал.