Нейробиологи из Sainsbury Wellcome Center (SWC) при Университетском колледже Лондона (UCL) обнаружили, что мозг использует двойную систему обучения методом проб и ошибок. Эта работа опубликована в журнале Nature. В ее рамках ученые выявили вторую систему, которая помогает понять, как формируются привычки. Это открытие станет основой для новых методов борьбы с проблемами, связанными с привычным поведением, такими как зависимости и компульсии.
Авторы исследования показали, что в мозге существуют два разных обучающих сигнала, связанных с дофамином — нейромедиатором, который влияет на мотивацию и обучение. Ранее было известно о сигнале ошибок предсказания вознаграждения (RPE). Он помогает животным учиться на основе разницы между ожидаемым и фактическим результатом. Теперь же ученые нашли дополнительный сигнал — ошибку предсказания действия (APE), который обновляет частоту выполнения того или иного действия. Благодаря этому мозг получает два способа выбирать поведение: ориентироваться на наибольшую ценность варианта или на самый частый вариант.
Если вы часто выбираете один и тот же вариант, мозг начинает полагаться на эту привычку, обходя систему, основанную на ценностях. Это позволяет высвободить когнитивные ресурсы для решения других задач.
В исследовании на мышах ученые изучали хвост полосатого тела — область мозга, где происходит кодирование движения. Используя генетически закодированный датчик дофамина, они показали, что выброс дофамина в этой области связан с движением, а не с вознаграждением. Повреждение этой зоны ухудшало способность животных быстро формировать привычки, хотя обучение на основе ценностей оставалось.
Таким образом, в раннем обучении мыши опираются на систему RPE, а в позднем — переходят к использованию APE, которая помогает закреплять устойчивые ассоциации и формировать стабильные привычки. Компьютерное моделирование подтвердило, что обе системы работают вместе, дополняя друг друга.
Это открытие объясняет, почему так сложно избавиться от вредных привычек, и дает надежду на новые подходы к терапии. Например, замена одного действия другим, более полезным, может позволить системе APE сформировать новую привычку.
Кроме того, результаты имеют значение для болезни Паркинсона. Эта нейродегенеративная болезнь связана с гибелью дофаминовых нейронов, особенно тех, которые отвечают за движение и, вероятно, кодируют APE. Это объясняет, почему у пациентов с Паркинсоном часто страдает выполнение привычных движений, в то время как более сложные и гибкие действия остаются доступны.
Доктор Стивенсон-Джонс добавляет: «Теперь у нас есть новая теория, которая помогает понять парадоксальные проявления болезни Паркинсона. Это открывает перспективы для поиска новых терапевтических целей».
Исследовательская группа продолжает изучать, как именно работают эти две системы и как они взаимодействуют между собой. Эти знания могут стать ключом к эффективным методам лечения привычных расстройств и двигательных нарушений.
Открытие двойной системы обучения в мозге помогает лучше понять, почему привычные действия, такие как ходьба или автоматические реакции, нарушаются при болезни Паркинсона. Исследователи теперь надеются, что новые знания о дофаминовых сигналах позволят разработать более точные и эффективные подходы к терапии — особенно в сочетании с молекулярными исследованиями механизмов заболевания. Подробнее об этом вы можете узнать в другой статье.
