Новое исследование нейробиологов Массачусетского технологического института показывает, как мозг узнает, к какой категории принадлежит объект – например, фрукты или животные. Изображение: Кристина Данилова
Человеческий мозг умеет распознавать похожие предметы и распределять их по категориям ?? например, собака против кошки или стул против стола. В новом исследовании нейробиологи Массачусетского технологического института определили активность мозга, которая, по-видимому, контролирует этот навык.
Результаты, опубликованные в выпуске журнала Neuron от 27 июля, предлагают возможное объяснение того, почему аутичные дети пристально сосредотачиваются на деталях, но часто кажутся неспособными сгруппировать их по широким категориям, говорит Эрл Миллер, профессор нейробиологии Пикауэра и старший автор. бумаги.
"Мы думаем, что может случиться при аутизме, если система может выйти из равновесия? и в результате детали переполняют категорию. Тогда у вас есть мозг, который не только слишком хорошо запоминает детали, но и не может не запоминать детали," говорит Миллер, главный исследователь Института обучения и памяти Пикауэра при Массачусетском технологическом институте.
Постдок Миллера и Пикауэра Эван Анцулатос сосредоточили свое исследование на двух областях мозга: префронтальной коре и полосатом теле, который является частью более крупной структуры, известной как базальные ганглии. Оба региона, как известно, важны для обучения.
Еще несколько лет назад считалось, что префронтальная кора быстро изучает информацию, а затем отправляет полученные знания в базальные ганглии, что помогает сформировать привычки, такие как способность играть на музыкальном инструменте. Однако в 2005 году Миллер и его коллеги показали, что, когда обезьяны изучают простые задачи, их базальные ганглии становятся более активными на ранних этапах процесса, за чем следует более медленная активация в префронтальной коре головного мозга.
Другими словами, полосатое тело быстро запоминает отдельные части головоломки, а префронтальная кора собирает их вместе, говорит Миллер. Он и Анцулатос предположили, что такая же закономерность будет очевидна во время категорийного обучения.
В новом исследовании Neuron Анцулатос обучил обезьян распределять узоры точек на одну из двух категорий. Сначала животные видели только два примера, или "образцы," из каждой категории ?? достаточно небольшое количество, чтобы они могли запомнить категорию, к которой каждый принадлежал, без необходимости изучать общие черты категории. После того, как животные выучили первые два экземпляра, количество удваивалось. В конце концов, количество экземпляров стало настолько большим, что их было невозможно запомнить, и мозг обезьян начал улавливать общие черты, характерные для каждой категории.
При этом активность мозга сместилась с полосатого тела, более примитивной области мозга, на префронтальную кору, которая отвечает за высокоуровневые функции, такие как планирование и принятие решений.
"Что происходит во время изучения категорий, так это то, что более примитивные и быстрые базальные ганглии могут запоминать образцы, но затем они отправляют полученные знания в префронтальную кору. И префронтальная кора определяет, что общего между всеми экземплярами, между всеми людьми, и извлекает сущность," Миллер говорит.
Грегори Эшби, профессор психологии Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, говорит, что новое исследование представляет собой "самая четкая картинка на данный момент" вовлеченности полосатого тела в категориальное обучение. "Мы уже давно знаем, что полосатое тело играет важную роль в изучении категорий, но было не совсем ясно, какова именно эта роль," он говорит.
В будущих исследованиях исследователи Массачусетского технологического института надеются проверить свою теорию о том, что аутизм возникает в результате дисбаланса между полосатым телом и префронтальной корой, нарушая нормальный баланс между двумя областями мозга и наблюдая за результатами.