Как мозг понимает, что ошибся

Бывает так: находящийся на улице человек вдруг понимает, что идёт не в том направлении и что на некоем перекрёстке нужно было свернуть налево, а не направо. В этот момент мы говорим про себя что-то вроде «Ой!» и поворачиваем обратно. Подобное встречается сплошь и рядом, причём в самых разных контекстах: скажем, при решении математической задачи. Можно даже предположить, что в мозге существует какая-то специальная процедура фиксации и исправления любых ошибок, и она сопровождается особой активностью нервных клеток. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) во главе с Судзуми Тонегавой как раз попытались зафиксировать эту особенную активность нейронов, проявляющуюся в момент исправления ошибки.

Как известно, в работающем мозге можно выделить несколько видов электрических ритмов, которые возникают при разных задачах. Например, альфа-волны появляются во время отдыха, когда мы ничем не заняты, но при этом не спим; дельта-волны соответствуют глубокому сну без сновидений; если же наше внимание сконцентрировано на какой-то задаче, то это видно по быстрым тета- и гамма-ритмам.

Эти ритмы есть не только у человека, но и у животных, и возникают они в определённых областях мозга. У мышей, например, можно наблюдать, как особенно сильный тета-ритм появляется в гиппокампе и тех областях коры, которые служат информационным диспетчером в процессах памяти и ориентировки. Считается, что такие тета-ритмы подготавливают мозг к записи важной информации, которая вот-вот в него поступит. Что же до гамма-ритмов, то исследователи обнаружили, что две области мозга, играющие важную роль при обучении, начинают активно общаться интенсивными гамма-ритмами, когда данные из рабочей памяти используются для принятия решения.

Два разных гамма-колебания, высоко- и низкочастотное, синхронизируются с отдельной фазой тета-ритма, и такое объединение гамма и тета, видимо, помогает надолго запомнить то, что произошло. То есть ситуация откладывается в долговременной памяти.

В статье, появившейся в журнале Cell, исследователи сообщают, что гамма-ритмы помогают синхронизировать активность энторинальной коры и одной из зон гиппокампа. И энторинальная кора, и гиппокамп отвечают за память, однако дело тут не в одном только запоминании. По мнению авторов работы, короткий «приступ» гамма-ритмов, совпадающих в тета-ритмах, появляется в тот момент, когда мозг понимает, что принятое решение ошибочно, и обращается по этому поводу к рабочей памяти, где хранится информация о текущей ситуации.

Обнаружить корректирующую ритмическую активность удалось в простом эксперименте с мышами, которым нужно было выбрать правильное ответвление в Т-образном лабиринте. Сначала мышей пускали в лабиринт, у которого одно из ответвлений было закрыто, и животные могли бежать лишь по одному пути, в конце которого их ждало угощение. Затем, спустя несколько секунд, мышей снова запускали в лабиринт, в котором они уже могли выбрать, бежать им направо или налево. При этом корм лежал уже в другом ответвлении. И как раз в тот момент, когда мышь выбирала, куда направиться, в её мозге возникала вышеописанная ритмическая активность.

Оказываясь перед развилкой, животное могло почуять угощение и пойти в правильном направлении, но его рабочая память держала «в уме» свежую ситуацию, в которой угощение было в другом месте. Если мышь шла по привычке, а потом вдруг соображала, что к чему, и разворачивалась, в этот момент у неё возникала как раз та самая исправляющая нейронная активность.

Можно сказать, нейробиологам удалось увидеть, как на нейрофизиологическом уровне проявляется то самое «упс!», когда мозг понимает собственную ошибку.

Хотя эксперименты ставились на мышах, есть все основания полагать, что у человека «упс»-момент сопровождается такой же нейроритмической активностью. (Кстати говоря, в прошлом году мы рассказывали о работе, авторы которой пришли к выводу, что мозг человека и мозг животных одинаково работают над ошибками.) Возможно эти данные не только позволят нам понять механизмы формирования и корректировки памяти, но и помогут с лечением ряда психоневрологических болезней.

Подготовлено по материалам MIT News. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.