«Наши результаты показывают, что цепи принятия решений в мозге могут быть подключены к постоянному мониторингу и интеграции того, что происходит внутри тела. Из-за этого изменения в уровне нашего возбуждения могут изменить способ работы этих цепей», — сказал Питер Рудебек. Доктор философии, доцент отдела нейробиологии Нэша и Института мозга Фридмана на горе Синай и старший автор исследования, опубликованного в PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). «Мы надеемся, что эти результаты помогут исследователям лучше понять области мозга и фундаментальные клеточные процессы, лежащие в основе некоторых психических расстройств».
Исследование проводил Ацуши Фудзимото, доктор медицинских наук, инструктор лаборатории доктора Рудебека, который ранее изучал, как мозг контролирует принятие риска.В течение многих лет ученые описывали взаимосвязь между возбуждением и способностью принимать решения как «U-образную кривую». По сути, небольшое возбуждение — например, после чашки кофе — может обеспечить максимальную производительность.
Но слишком сильное или слишком слабое возбуждение увеличивает вероятность того, что мозг будет принимать медленные или неправильные решения.Первоначальные результаты этого исследования подтвердили эту идею. Исследователи проанализировали данные предыдущей серии экспериментов, в которых проверялась способность трех макак-резусов выбирать между получением двух наград: много вкусного сока или немного. Доктор Рудебек проводил эти эксперименты, когда работал докторантом в Национальном институте психического здоровья.
Как и ожидалось, обезьяны постоянно предпочитали есть больше сока, и в среднем они принимали это решение быстрее, когда их сердца бились быстрее, подтверждая идею о том, что возбужденное состояние способствует лучшей производительности.Затем исследователи проанализировали электрическую активность, зарегистрированную нейронами в двух центрах принятия решений в головном мозге, называемых орбитофронтальной корой и дорсальной передней поясной корой.Они обнаружили, что активность примерно шестой части нейронов в любой области коррелирует с колебаниями частоты сердечных сокращений. Другими словами, если частота сердечных сокращений животного изменилась, то активность этих клеток также изменилась бы, ускоряясь или замедляясь.
На эту деятельность не повлияли решения, принятые в отношении различных наград, которые получали обезьяны. Между тем, активность остальных ячеек в каждой области, по-видимому, в первую очередь участвовала в процессе принятия решений.«Исследования сканирования мозга показали, что телесное возбуждение изменяет активность этих центров принятия решений. Наши результаты подтверждают эту идею на клеточном уровне и предполагают, что единственная задача некоторых этих нейронов — отслеживать внутренние или интероцептивные состояния организма. , — сказал доктор Фудзимото. «Следующий вопрос, который у нас возник, был:« Что может произойти во время типа состояния повышенного возбуждения, наблюдаемого у пациентов, страдающих тревогой, зависимостью и другими психическими расстройствами? »Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи проанализировали данные, полученные после хирургического отключения миндалины, эмоционального центра мозга, у каждого животного.
Это повысило частоту сердечных сокращений до 15 ударов в минуту. Теперь, в этом более высоком состоянии возбуждения, чем быстрее билось сердца животных, тем медленнее они выбирали награду. Это говорит о том, что когда у животных повышалось состояние возбуждения, это фактически мешало процессу принятия решений.Когда команда посмотрела на нейронную активность, они обнаружили кое-что еще более интересное.
Состояние повышенного возбуждения, по-видимому, изменило роли, которые нейроны играли при принятии решений. В обоих мозговых центрах исследователи увидели доказательства уменьшения количества нейронов, участвующих в процессе принятия решений.
Более того, в дорсальной передней поясной коре головного мозга количество нейронов, которые, по-видимому, отслеживают внутренние состояния, немного увеличилось. Это изменило баланс информации, представленной в этой области, как если бы нейронные сигналы для принятия решения были «захвачены» возбуждением.«Хотя и не окончательные, наши результаты предполагают, что повышенное состояние возбуждения ухудшает и берет под контроль цепочки принятия решений в мозгу», — сказал доктор Рудебек. «Мы планируем продолжить изучение того, как возбуждение может влиять на высшие функции мозга и как это способствует психическим расстройствам».
Это исследование было поддержано Национальным институтом здоровья (MH110822), Инициативой NIH BRAIN (MH117040), Программой внутренних исследований Национального института психического здоровья (MH002886), Научным фондом Takeda и Brain Грант Фонда исследования поведения молодых исследователей (№ 28979).