Открыта нейронная цепь, отвечающая за смену стратегии: упорство, поиск, отказ
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, выявило крошечную, но важную область в стволе мозга, которая помогает нам решать, продолжать ли начатое, попробовать другой подход или полностью отказаться от действия. Учёные из Sainsbury Wellcome Centre (SWC) при Университетском колледже Лондона обнаружили, что часть мозга, называемая срединным ядром шва (median raphe nucleus, MRN), действует как переключатель стратегического поведения. Это открытие помогает объяснить, как животные — а возможно, и люди — адаптируются к вызовам в реальном времени. Также оно может углубить наше понимание психических расстройств, таких как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР), аутизм и депрессия.
Исследование: учёные выявили «переключатель стратегии» в мозге
Как сообщает ScienceDaily, исследование было проведено командой из Sainsbury Wellcome Centre при Университетском колледже Лондона. Руководил работой доктор Мехран Ахмадлу, старший научный сотрудник лаборатории Хофер, а ведущим автором статьи стала профессор Соня Хофер. Их опыт в области нейронных цепей и поведения позволил взяться за один из самых фундаментальных вопросов нейронауки: как мозг выбирает между различными стратегиями, когда сталкивается с задачей?
Результаты были опубликованы 5 марта 2025 года в Nature — одном из самых авторитетных научных журналов в мире (DOI: 10.1038/s41586-025-08672-1).
Цель исследования
Учёные стремились выяснить, что происходит в мозге в моменты, когда нам нужно принять решение: продолжать начатое, попробовать что-то новое или вовсе отказаться от действия. На первый взгляд этот вопрос кажется простым, но на деле он затрагивает сложный баланс между мотивацией, памятью и вниманием. Подобные решения имеют жизненно важное значение не только для человека, но и для всех живых существ.
Чтобы разобраться в этом, команда сосредоточилась на небольшой области, расположенной глубоко в среднем мозге, — срединном ядре шва (MRN). Хотя оно менее известно, чем, например, кора головного мозга или гиппокамп, MRN играет ключевую роль в регуляции мотивации, эмоций и гибкости поведения.
Как проводились эксперименты
Для исследования учёные использовали мышей, поскольку их мозг имеет многие фундаментальные системы, схожие с человеческими, особенно в области принятия решений.
Они проверяли поведение мышей в двух типах ситуаций:
- В инстинктивных задачах животные полагались на естественное поведение, например, исследование пространства или поиск еды без предварительного опыта.
- В обученных задачах мыши должны были вспомнить, где раньше находили вознаграждение, и действовать, основываясь на этой памяти.
Чтобы наблюдать за активностью мозга мышей и влиять на неё, исследователи использовали три передовые технологии:
- Оптогенетика: учёные применяли свет для управления определёнными клетками мозга, которые были генетически модифицированы. Это позволяло включать и выключать отдельные нейроны и отслеживать, как это влияет на поведение.
- Кальциевая визуализация: с её помощью исследователи наблюдали за работой нейронов в реальном времени, фиксируя изменения уровня кальция — показателя того, что нейрон активен.
- Трассировка нейронных цепей: эта методика позволила составить карту связей между нейронами в срединном ядре шва и другими областями мозга, чтобы понять, как именно передаются сигналы.
Эта мощная комбинация методов позволила команде наблюдать, что происходит в мозге в момент принятия каждого решения — и проверить, как изменение активности конкретных нейронов влияет на выбор стратегии.
Что было обнаружено?
Учёные выяснили, что срединное ядро шва (MRN) состоит из трёх основных типов нейронов, и каждый из них играет свою особую роль в управлении поведением:
- ГАМК-эргические нейроны: когда эти нейроны подавлялись, мыши становились более настойчивыми — продолжали преследовать цель, даже если это не приносило результата.
- Глутаматергические нейроны: активация этих клеток побуждала мышей начать исследовать другие варианты вместо того, чтобы продолжать действовать по прежнему сценарию.
- Серотонинергические нейроны: при их подавлении животные полностью отказывались от задачи — переставали пытаться и выходили из активности.
Эти эффекты наблюдались как в инстинктивных, так и в обученных задачах, что позволяет предположить: MRN выполняет функцию универсального центра управления сменой стратегий поведения.
Чем это исследование отличается от предыдущих
Ранее большинство исследований было сосредоточено на таких участках мозга, как префронтальная кора — области, отвечающей за планирование и логическое мышление. Однако в этом исследовании учёные показали, что более глубокие и древние структуры мозга также способны принимать ключевые решения.
Уникальность работы заключается в высокой точности, с которой исследователи определили функции различных типов нейронов в одной небольшой области мозга. Манипулируя активностью этих нейронов напрямую, они смогли мгновенно изменить поведение животных. Такой уровень чёткости и управляемости ещё не достигался в предыдущих исследованиях, связанных со стратегическим поведением.
В чём инновационность этого исследования
- Оно сосредоточено на небольшой, глубокой области мозга — а не на коре, связанной с высшими когнитивными функциями — и демонстрирует, что стратегические решения могут приниматься эволюционно более древними структурами.
- Выявлены три конкретных типа нейронов, каждый из которых играет отдельную роль в переключении поведенческих стратегий.
- Показано, что и инстинктивные, и осознанные (обученные) решения регулируются одной и той же нейронной системой, что подчёркивает гибкость и универсальность этой области мозга.
- Установлена связь между активностью MRN и сигналами из центров вознаграждения и наказания (латерального гипоталамуса и латеральной габенулы), что раскрывает, как внешние стимулы могут влиять на внутренние стратегии.
- Это открывает путь к более точным методам лечения психических расстройств, направленным на конкретные нейронные цепи и механизмы, лежащие в основе нарушений мотивации и поведенческой гибкости.
Ключевые выводы исследования
1. Три типа нейронов — три стратегии
Исследователи выделили три различных типа нейронов в срединном ядре шва (MRN), каждый из которых отвечает за определённую поведенческую стратегию:
- ГАМК-эргические нейроны способствуют упорству
- Глутаматергические нейроны запускают поведение исследования
- Серотонинергические нейроны вызывают отказ от действия
Пример: Представьте, что вы пытаетесь решить сложную головоломку. В зависимости от того, какие нейроны активны, вы можете продолжать пытаться использовать тот же подход (упорство), попробовать другой метод (исследование) или вовсе оставить задачу (отказ).
2. MRN функционирует как центральный переключатель поведения
Срединное ядро шва (MRN) действует как центр управления, который позволяет быстро переключаться между различными стратегиями в зависимости от текущих условий и внутренних сигналов. Оно обеспечивает гибкость поведения без участия высших когнитивных процессов.
Пример: Студент, готовящийся к экзаменам, может решить продолжить использовать текущую стратегию обучения, попробовать новый метод или сделать перерыв — всё это зависит от того, как работает эта небольшая область мозга.
3. Управление стратегиями работает в разных контекстах
Одни и те же нейронные механизмы направляли поведение мышей как в инстинктивных задачах, так и в тех, где требовалась опора на опыт. Это говорит о том, что MRN отвечает как за спонтанные решения, так и за решения, основанные на памяти.
Пример: Представьте, что вы выбираете, куда пойти поесть: впервые пробуете новый ресторан или возвращаетесь в уже знакомое место. В обоих случаях мозг, скорее всего, использует одну и ту же внутреннюю систему, чтобы решить — остаться при своём выборе, попробовать что-то другое или вовсе отказаться от идеи.
4. Сигналы вознаграждения и наказания влияют на выбор стратегии
Две другие области мозга — латеральный гипоталамус (связан с положительными сигналами) и латеральная габенула (реагирует на отрицательные стимулы) — передают информацию в MRN. Эти сигналы помогают определить, воспринимается ли опыт как мотивирующий или, наоборот, подавляющий.
Пример: Если вы получаете похвалу от руководителя, это может усилить мотивацию продолжать работу. Но если критика повторяется снова и снова, вы, скорее всего, почувствуете желание всё бросить.
5. Дисбаланс в работе MRN может лежать в основе психических расстройств
Нарушения в балансе активности нейронов срединного ядра шва (MRN) могут объяснить симптомы, характерные для таких состояний, как обсессивно-компульсивное расстройство (ОКР), аутизм и депрессия.
- Слишком активные нейронные цепи, отвечающие за упорство, могут способствовать навязчивому и повторяющемуся поведению
- Недостаточная активность серотонинергических нейронов может объяснять отсутствие мотивации при депрессии
Пример: Человек с ОКР может испытывать трудности с прекращением повторяющихся действий из-за чрезмерной активности цепей упорства. В то же время, человек с депрессией может не находить в себе сил продолжать даже повседневные дела из-за недостаточной активности нейронов, отвечающих за вовлечённость и мотивацию.
Исследование выявило связь между сменой стратегий и когнитивной гибкостью
Это исследование проливает свет на механизм когнитивной гибкости — способности менять подход, когда что-то не работает. Это важнейшая часть так называемой исполнительной функции мозга, которая помогает нам планировать, адаптироваться и решать задачи.
Если MRN функционирует неправильно, человек может застревать в повторяющихся шаблонах (что наблюдается при ОКР), избегать новых подходов (как бывает при аутизме) или вовсе терять мотивацию к действию (один из типичных симптомов депрессии).
Это открытие помогает понять, почему некоторым людям трудно изменить своё поведение, даже когда это необходимо, — и подсказывает новые подходы к тому, как можно им помочь.
Как схема в среднем мозге может изменить подход к психическому здоровью и развитию человека
Это открытие имеет значение далеко за пределами лаборатории. Раскрыв, как небольшая область глубоко в мозге помогает переключаться между упорством, исследованием и отказом, учёные открыли путь к практическому применению в медицине, образовании и даже технологиях.
В медицине эти данные предлагают новую точку воздействия для понимания и потенциального лечения таких состояний, как депрессия, обсессивно-компульсивное расстройство и аутизм. Вместо того чтобы полагаться на общие и медленно действующие препараты, будущие методы терапии смогут быть направлены прямо на конкретные нейронные цепи, отвечающие за мотивацию и контроль поведения.
В сфере образования исследование помогает объяснить, почему одни люди быстро адаптируются к трудностям, а другие застревают или сдаются. Это понимание может стать основой для более персонализированных стратегий обучения и разработки инструментов, укрепляющих психологическую устойчивость.
И даже за пределами медицины или школы последствия этого открытия шире, чем кажется. Каждый из нас сталкивается с моментами, когда нужно решить — продолжать, попробовать другой путь или отступить. Осознание того, что это решение зависит не только от характера, но и от работы конкретных мозговых цепей, даёт нам более глубокое понимание мотивации, изменений и личностного роста.
Заключение: скрытый “переключатель”, управляющий нашими поступками
В основе этого исследования лежит простая, но важная мысль: наша способность менять курс — будь то упорство, исследование новых вариантов или отказ от действия — зависит не только от силы воли или настроя. Ею управляет небольшая, но критически важная нейронная цепь, скрытая в глубине мозга.
Определив, какие именно нейроны стоят за такими повседневными решениями, учёные раскрыли биологический механизм, который может объяснить, как мы адаптируемся к трудностям, почему некоторые люди застревают в ригидных моделях поведения и что происходит, когда исчезает мотивация.
Это открытие приближает нас к пониманию архитектуры гибкого поведения — ключевого элемента обучения, психического здоровья и способности ориентироваться в сложностях жизни. И хотя исследования начались с мышей, их значение выходит далеко за рамки лаборатории.
Иными словами, эта крошечная мозговая цепь может дать ответ на один из самых фундаментальных вопросов человеческого поведения: когда стоит продолжать, а когда — отступить.
