Поведінкові стани можуть впливати на виконання цілеспрямованих сенсомоторних завдань. Тим не менш, незрозуміло, як змінені нейронні сенсорні репрезентації в цих станах пов’язані з виконанням завдань і навчанням.
Дослідники з університет Женеви (UNIGE) і EPFL продемонстрували, як мотивація змінює мозкові схеми у мишей, які контролюють сенсорне сприйняття перед прийняттям рішень. Це дослідження пояснює, як надмірна або недостатня мотивація може вплинути на наше сприйняття і, як наслідок, наші рішення.
У співпраці з командою професора Карла Петерсена з EPFL дослідники вивчили роль певного внутрішнього стану – мотивація – у сприйнятті та прийнятті рішень. Вже більше століття відомо, що існує взаємозв’язок між причиною та ефективністю. Занадто велика або надто низька мотивація шкодить продуктивності. Однак, як це впливає на наші нейронні ланцюги, залишається незрозумілим.
Самі Ель-Бустані, провідний автор дослідження, сказав: «Ми хотіли спостерігати, як передається сенсорна інформація нейрони у корі головного мозку змінюється ступенем мотивації та тим, якою мірою остання може вплинути на навчання та продуктивність у завданні прийняття рішень».
Дослідницька група створила поведінкову парадигму, використовуючи мишей за регульованим графіком споживання води. Спочатку вони навчили гризунів використовувати два вуса (A і B), щоб реагувати на тактильні дії, і виконувати дії (облизувати носик) виключно за допомогою вусів A, щоб отримати краплю води. Ці миші в основному реагували на стимуляцію вуса A після цього навчання, демонструючи свою здатність розрізняти ці два відчуття. Щоб ще більше змінити прагнення гризунів брати участь в експерименті, дослідники проводили ці тести на поступово нижчих рівнях спраги.
Продуктивність гризунів була низькою, коли вони справді відчували спрагу і, як наслідок, були високо мотивовані. Вони облизали носик, не розрізняючи збуджених вусів. Однак їхній спосіб дій став ідеальним, коли вони лише трохи відчували спрагу. Коли вус А був активований, вони в основному облизували носик. Нарешті, коли вони не відчували особливої спраги, вони знову погано виконали завдання.
Джуліо Маттеуччі, докторант лабораторії Самі Ель-Бустані та перший автор дослідження, сказав: «Спостерігаючи за активністю популяцій нейронів, відповідальних за сприйняття рішень у цих мишей, дослідники виявили, що нейрони в цих ланцюгах були заповнені електричними сигналами, коли миші були гіпермотивовані. І навпаки, сигнали були занадто слабкими в стані низької мотивації. Гіпермотивація призводить до сильної стимуляції коркових нейронів, що спричиняє втрату точності у сприйнятті тактильних подразників».
Навпаки, у стані низької мотивації точність сенсорної інформації була відновлена, але сила сигналу була занадто низькою, щоб його можна було правильно передати. В результаті також порушувалося сприйняття подразників.
Карл Петерсен, професор Інституту мозку EPFL і співавтор дослідження, сказав: «Ці результати відкривають нові перспективи. Вони також показують, що рівень мотивації впливає не тільки прийняття рішення але також і сприйняття сенсорної інформації, яка веде до прийняття рішення».
«Ця робота також говорить про те, що необхідно роз’єднати отримання та вираження нових знань. Ми помітили, що миші дуже швидко зрозуміли правило, але змогли висловити це навчання лише набагато пізніше, залежно від зміненого сприйняття, пов’язаного з рівнем їхньої мотивації. Це розкриття ролі мотивації в навчанні відкриває шлях до нових адаптивних методів, спрямованих на підтримку оптимального рівня мотивації під час навчання».
Довідка з журналу:
- Джуліо Маттеуччі, Маель Гайотон та ін. Кортикальна сенсорна обробка через мотиваційні стани під час цілеспрямованої поведінки. Нейрон. DOI: 10.1016 / j.neuron.2022.09.032
