Для эксперимента, который проводился на на мышах, ученые использовали метод оптогенетики, который позволяет управлять активностью нейронов с помощью света. Три типа нейронов срединного ядра шва головного мозга подопытных животных — выделяющие ГАМК (гамма-аминомасляную кислоту), глутамат и серотонин — были генетически модифицированы так, чтобы их активность можно было включать и выключать с помощью световых импульсов. Затем мышей поместили в специальный контейнер с 20 ранее незнакомыми объектами. В контрольной группе животные демонстрировали три поведенческие стратегии с приблизительно одинаковой частотой: они могли долго взаимодействовать с одним предметом, исследовать сразу несколько объектов одновременно или вовсе игнорировать объекты в коробке.
Подавление активности ГАМК-нейронов делало мышей более настойчивыми: они дольше взаимодействовали с одним объектом и реже переключались на другие. Активация нейронов, выделяющих глутамат приводила к резкому росту исследовательской активности — мыши начинали быстро переключаться между предметами. Подавление нейронов, выделяющих серотонин вызывало противоположный эффект — животные в основном бездействовали и никак не интересовались предметами.
Кроме того, ученые обнаружили, что латеральная габенула — область среднего мозга — играет важную роль в подавлении нейронов, выделяющих серотонин, результатом чего становится отказ от деятельности. Этот результат особенно заинтересовал специалистов, поскольку прежние исследования уже так или иначе указывали на связь дисфункции латеральной габенулы с появлением депрессивных симптомов.
Исследователи проверили полученные данные в другом эксперименте, где мышей обучали искать пищевое вознаграждение в Т-образном лабиринте. При подавлении ГАМК-нейронов, животные упорно проход, в котором их ранее раньше ожидало вознаграждение, даже если теперь его там не было. Активация нейронов, выделяющих глутамат, заставляла животных активно пробовать новые варианты, даже если предыдущий путь оставался более выгодным. Подавление нейронов, выделяющих серотонин, приводило к полному отказу от прохождения лабиринта и поиска награды.
Хотя срединное ядро шва играет важную роль в этих процессах, оно не действует изолированно. Ядро получает сигналы от префронтальной коры, которая отвечает за оценку выгод и затрат в принятии решений. Кроме того, поведенческие приоритеты могут зависеть от других нейромедиаторов — дофамина и норадреналина, а также от соседних областей ствола мозга, включая дорсальное ядро шва.
Ученые считают полученные результаты впечатляющими. По словам нейробиолога Роджера Марека из Квинслендского института мозга в Австралии, тот факт, что отдельные подтипы нейронов могут управлять столь сложными формами поведения, подчеркивает важность этой структуры мозга. Если у людей поведенческие стратегии регулируются аналогичным образом, это открытие приобретает особое значение для изучения некоторых ментальных расстройств. Например, стремление к повторяющимся действиям и знакомым сценариям характерно для людей с обсессивно-компульсивным расстройством и аутизмом. Отсутствие мотивации и нежелание действовать являются симптомами депрессии, а повышенная импульсивность и неспособность сосредоточиться на одной задаче наблюдаются при СДВГ. Понимание роли нейронов срединного ядра шва в развитии таких состояний позволит разработать новые подходы к их лечению.
Ранее ученые объяснили, как погоня за счастьем приводит к умственному истощению.
