На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 263: какие нейроны отличают опасность от удовольствия?

Исследователи обнаружили, что вырабатывающие соматостатин нейроны в миндалевидном теле помогают различать хорошие и плохие стимулы, по-разному реагируя на вознаграждение и наказание и даже на разные типы вознаграждения. Подробное описание работы опубликовано в журнале Nature

alt

Мозг мыши в поперечном сечении.

Светящаяся красным цветом область – дофаминовые нейроны среднего мозга, которые, по мнению нейробиологов, контролируют обучение с вознаграждением. Credit: Cold Spring Harbor Laboratory


Многие исследования показывают, что центральная миндалина (central amygdala) играет ключевую роль в адаптивном поведении, мотивация к которому создается из эмоционально значимых стимулов. Записи in vivoпоказывают, что нейроны, составляющие центральную миндалину, реагируют как на аппетитные стимулы (например, вода для испытывающего жажду животного), так и на аверсивные (например, шок) и, кроме того, на сигналы, предсказывающие скорое появление этих стимулов (как в обучении по Павлову). 

Такие стимулы выделяются, несут аффективную валентность (положительную и отрицательную), а также имеют различные сенсорные и физические характеристики. Однако пока до конца не ясно, как центральная миндалина обрабатывает различные хорошо выраженные стимулы и какой вклад вносит в образование различных поведенческих реакций на эти стимулы. 

Очень важную роль в обучении поведению, вызываемому как аверсивными, так и аппетитными стимулами играют нейроны Sst+ центральной миндалины, которые определяются по их продукту – соматостатину. На долю этих нейронов приходится 50% всех нейронов латерального отдела центральной миндалины. Несмотря на то что эти нейроны считаются экстремально важными в обучении, in vivo до сих пор не удавалось охарактеризовать ответы отдельных нейронов Sst+ на стимулы, охватывающие пространство аффективных, сенсорных и физических параметров. Также не понятно, как Sst+ и их проекции участвуют в расходящихся поведенческих реакциях. 

Исследователи из лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (США) своей новой работой постарались внести свой вклад в понимание того, как функционирует центральная миндалина и ее цепи во время формирования определенного поведения. Исследование проводилось на лабораторных мышах с использованием метода кальциевой визуализации. 

Мышей обучали связывать определенные звуки с определенными вознаграждениями или наказаниями. Во время визуализации активности нейронов Sst+ центральной миндалины грызунам предъявляли батареи стимулов, которые различались по валентности, сенсорной модальности или физическим свойствам (первая батарея: вода, раствор сахарозы, пищевые гранулы и удар хвоста током; вторая батарея: вода, раствор сахарозы, раствор хинина, воздушная струя и хвостовой шок).

Результаты их исследования открывают новые факты о способностях Sst+. Исследователи показали, что эти нейроны не только по-разному реагируют на награды и наказания, но и на определенные типы вознаграждений. Отдельные нейроны продемонстрировали в значительной степени независимые ответы на стимулы с различной валентностью и сенсорными или физическими свойствами. Например, реакция на сахарозу разнилась с шоком, реакция на воду отличалась от реакции на пищу, а подмножества нейронов продемонстрировали связанные ответы на стимулы со схожими характеристиками (например, вода и раствор сахарозы). То есть значительное число этих нейронов способны различать стимулы, которые явно разнятся либо по аффективным, либо по сенсорным/физическим свойствам.

Кроме того, исследователи зафиксировали активность большего количества нейронов Sst+ центральной миндалины именно после обучения. Sst-нейроны центральной миндалины посылают свои проекции к дофаминовым областям среднего мозга (недавнее исследование показало, что эти проекции необходимы как для обучения с вознаграждением, так и для формирования страха). 

Подавление активности Sst+ ослабило и ответы нейронов дофаминовых областей на вознаграждение, и ответы нейронов, кодирующих ошибки предсказания вознаграждения (prediction error-encoding neurons – нейроны, активность которых меняется только при несоответствии между фактическими и предсказанными сенсорными стимулами). Но при этом ответ дофаминовых нейронов не изменялся при подаче аверсивных стимулов. Авторы называют этот факт прямым свидетельством того, как нейроны центральной миндалины регулируют функцию дофаминовых нейронов.

Также авторы выделяют еще несколько других примечательных особенностей нейронов Sst+. Во-первых, их реакции зависят от интенсивности безусловных раздражителей, а во-вторых – их реакции отстают от поведенческих действий животных и не связаны с активностью действий. То есть эти нейроны заметно отличаются от нейронов двух основных входных областей центральной миндалины — островковой коры и базолатеральной миндалины, чьи ответы предшествуют поведенческим действиям и коррелируют с силой действия. В-третьих, отдельные подмножества этих нейронов реагируют на угасание безусловных стимулов специфичным для стимула образом. 

В связи с этим исследователи делают вывод, что основная функция нейронов Sst+ — участие в оценке различных существенных событий во время обучения. Благодаря обучению оценочные сигналы, специфичные для стимула, от этих нейронов усиливаются и передаются в нижележащие области, где они регулируют других ключевых игроков в оценке, таких как дофаминовые нейроны в среднем мозге.

Работа исследователей предоставляет доказательства давней гипотезы о том, что центральная миндалина регулирует дофаминовые нейроны среднего мозга. Но в то же время выяснилось, что нейроны Sst+ способствуют обучению с вознаграждением. 

Точные функции других нейронов центральной миндалины еще предстоит выяснить. Целью будущих исследований авторы видят определение того, как различные популяции или пути центральной миндалины координируются для участия в обучении.

Текст: Анна Удоратина

Plastic and stimulus-specific coding of salient events in the central amygdala by Bo Li et al. in Nature. Published April 2023. 

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05910-2

Adblock test (Why?)

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх