Мы – создания привычки, почти бездумно выполняем рутину за рутиной. Некоторые привычки, которые нам нравятся; другие, в меньшей степени. В конце концов, считается, что привычки управляются механизмами поиска вознаграждения, встроенными в мозг. Однако оказывается, что цепи мозга, формирующие привыкание, также могут быть подключены для повышения эффективности.
Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что формирование привычки, по крайней мере, у приматов, осуществляется нейронами, которые представляют собой цену привычки, а также вознаграждение. "Кажется, что мозг настроен на поиск почти оптимального соотношения затрат и выгод," говорит Энн Грейбил, профессор института Массачусетского технологического института, а также член Института исследований мозга Макговерна.
Это исследование впервые показывает, что соображения стоимости связаны с усвоением привычек. Результаты, опубликованные на этой неделе в журнале Neuron, также могут дать представление о нейропсихиатрических расстройствах, которые включают проблемы с повторяющимся поведением, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, обсессивно-компульсивное расстройство, синдром Туретта и расстройство аутистического спектра.
Анатомия привычки
Предыдущая работа Graybiel и ее коллег обнаружила четкие начальные и конечные сигналы в мозгу при выполнении привычек. Эти сигналы появляются в полосатом теле, части мозга, которая, помимо прочего, координирует движения тела; сигналы наблюдались у мышей, крыс и обезьян, которые были обучены выполнять определенные задачи.
Несколько лет назад Грейбил и Тереза Дерочерс, тогда докторант в своей лаборатории, решили позволить двум обезьянам выучить привычку самостоятельно, без обучения, как способ имитировать обучение в реальной жизни. Они также зарегистрировали активность 1600 нейронов полосатого тела в период обучения.
За несколько месяцев приматы научились визуально перемещаться по сетке точек на экране в поисках случайно выбранной точки, которая была выбрана "наживка," означает, что обезьяна получит струю сока, когда ее глаза пройдут сквозь нее. Когда взгляд обезьяны останавливается на "наживка" точка, цвет сетки точек меняется, указывая на то, что приближается награда.
Со временем глаза обезьяны неоднократно следовали по одному и тому же пути, предполагая, что движения глаз стали привычными. "Мы позволили животным формировать свои собственные привычки так же, как и мы," говорит Дерошер, который сейчас работает постдоком в Университете Брауна.
Кроме того, эти привычные схемы сканирования глаз стали более эффективными. Обезьяны сократили пути, которые они использовали для посещения точек, так же, как коммивояжер может улучшить свой маршрут продаж. Graybiel и Desrochers опубликовали эти результаты о поведении в 2010 году.
Проволочный кран
Эта новая статья раскрывает результаты анализа нейронных записей, зафиксированных, когда обезьяны усваивали эту привычку. Graybiel, Desrochers и соавтор Ken-ichi Amemori, научный сотрудник лаборатории Graybiel, наблюдали формирование четких сигналов начала и конца на границах привычной активности. Кроме того, со временем резко изменились финальные сигналы.
Исследователи увеличили эти конечные сигналы, окно времени в 400 миллисекунд сразу после того, как животное обнаружило "наживка" точка и непосредственно перед доставкой награды. На ранних этапах обучения сигналы синхронизируются менее точно, срабатывая в течение всего временного окна. Но по мере обучения нейроны начинают активироваться почти в одно и то же время в этом узком окне сразу после того, как обезьяна заканчивает свою привычку. "Сигнал становится сильнее и, кажется, привязан к животному, повторяющему эти паттерны снова и снова, укрепляя паттерн нервно по мере того, как животные усваивают свою привычку," Desrochers говорит.
Чтобы связать активацию этих нейронов с формированием привычки, команда сравнила изменения нейронной активности с изменениями в поведении, обнаружив, что эти два изменения меняются параллельно. Изменения в срабатывании некоторых нейронов отслеживаются по стоимости, измеряемой с точки зрения длины пути движения глаз во время испытания, в то время как другие коррелируют с вознаграждением.
Третьи коррелировали как с затратами, так и с вознаграждением, и именно эти нейроны обострили свою активность, поскольку обезьяны усвоили эту привычку и остановились на более коротком и недорогом паттерне движения глаз. "Эта сильная корреляция предполагает, что и вознаграждение, и стоимость представлены в этих нейронах и определяют поведение, формирующее привыкание," Desrochers говорит.
"Очень интересно знать, что есть и другие сигналы мозга, такие как скрытие затрат под сигналом вознаграждения," говорит Яэль Нив, адъюнкт-профессор психологии Принстонского университета и филиал Принстонского института нейробиологии, которая не принимала участия в этой работе. "Это исследование показывает, что награда не должна ослеплять нас. Награда – это только одна сторона медали. Другая сторона – сколько вы должны за это заплатить."
Как именно эти нейроны управляют поведением, еще не ясно, поскольку Грейбил и Дерочер еще не знают, с чем связаны эти конкретные нейроны в полосатом теле. Грейбил предполагает, что нейроны являются частью более крупной цепи, которая усиливает обучение повторяющимся задачам и, возможно, даже повторяющимся мыслям, но для проверки этой идеи требуются дополнительные исследования.
Кроме того, Грейбил заинтересован в понимании роли, которую эти сигналы могут играть в нервно-психических расстройствах. Первый шаг будет включать определение клеток, которые представляют собой стоимость и вознаграждение в мышиных моделях психоневрологических расстройств человека, которые имеют симптомы, связанные с повторяющимся поведением.
"Мы заинтересованы в повторяющемся поведении, потому что наш творческий мозг опирается на этот гигантский ледник привычек. Этот чудесный механизм освобождает нас," Грейбил говорит. "Но также было бы мечтой узнать больше о болезнях, которые связаны с нездоровым повторяющимся поведением, путем понимания проводки и того, что может пойти не так."