October 29, 2021

Тревога "перепрограммирует" нейроны головного мозга ответственные за принятие решений

Источник: "Interaction between decision-making and interoceptive representations of bodily arousal in frontal cortex". August 31, 2021

Введение

Тревога, наркомания и другие психические расстройства часто характеризуются интенсивными состояниями, которые ученые называют возбуждением. Возбуждение характеризуется участившимся сердцебиением, повышением показаний артериального давления, резким и коротким дыханием и принятием неадекватных решений.

Текущее состояние нашего тела, будь то жажда или учащенное сердцебиение, влияет на текущие когнитивные процессы. Телесное возбуждение имеет фундаментальное значение для представления о состоянии нашего тела и может оказывать заметное влияние на принятие решений. На умеренных уровнях телесное возбуждение может увеличить шансы на выживание за счет стимулирующих реакций, тогда как на более высоких уровнях оно способствует защитному поведению, например, ступору, когда угроза нападения неминуема. Влияние телесного возбуждения на поведение можно объяснить внутренней сенсорной обратной связью, поступающей от тела к мозгу, называемой интероцепцией.

До настоящего времени поведенческие исследования показывали, что слишком слабое или слишком сильное телесное возбуждение пагубно сказывается на принятии решений, указывая на то, что существует перевернутая U-образная связь между телесным возбуждением и производительностью. Однако, как эти процессы взаимодействуют на уровне отдельных нейронов, а также задействованных нейронных цепей, оставалось неясным. Считается, что несколько областей мозга, участвуют в интероцепции, сигнализируя о возбуждении тела, а также в других аспектах физиологического состояния, таких как гидратация и температура. Кроме того, часть областей мозга, охватывающих лобные и лимбические структуры, которые ранее были выделены как центральные для интероцепции, широко охватывают части мозга, которые важны для принятия решений. Например, поражение или дисфункция лобной коры и лимбических областей у людей или обезьян связана с интероцепцией, тревогой и проблемами при принятии решений.

Исследование и результаты

С помощью электрокардиограмы (ЭКГ) были исследованы области мозга обезьян, задействованные при принятии решений в обычных условиях (спокойствии), а потом при значительном телесном возбуждении. При этом степень телесного возбуждения определялась частотой сердечных сокращений (ЧСС).

Проанализировав способность трех макак-резусов в спокойном состоянии выбирать одну из двух наград: выпить много вкусного сока или совсем немного. Как и ожидалось, была установлена закономерность в том, что когда сердца обезьян бились быстрее, обезьяны постоянно предпочитали пить больше сока, и в среднем они принимали это решение быстрее, подтверждая идею о том, что возбужденное состояние способствует лучшей производительности.

Однако, исследователи, проанализировав электрическую активность отдельных областей мозга, обнаружили, что активность примерно шестой части нейронов коррелирует с колебаниями ЧСС (ускоряется или замедлятся в зависимости от ЧСС), при этом на эту деятельность не повлияли решения принятые обезьянами по ходу испытания. Что бы подтвердить данную корреляцию обезьянам путем хирургического вмешательства были осуществлены поражения миндалевидного тела, что привело к значительному повышению ЧСС обезьян (вне зависимости от внешних условий и реакций).

При повторном прохождении обезьянами испытаний, было установлено, что теперь чем быстрее бились сердца обезьян, тем медленнее они выбирали награду и проходили испытание. При этом точность выбора награды не изменилась. Это говорит о том, что когда у животных значительно повышалось состояние возбуждения, это фактически мешало процессу принятия решений. Далее ученые продолжая анализировать нейронную активность, обнаружили, что повышенное состояние возбуждения "перепрограммировало" один из центров принятия решений, превратив некоторые нейроны, принимающие решения, во внутренние мониторы состояния, то есть нейроны стали обеспечивать интероцепцию.

Полученные данные указывают на интероцептивное кодирование во фронтальной коре головного мозга как на механизм, посредством которого телесное возбуждение влияет на принятие решений. Этот механизм может лежать в основе широкого спектра психологических явлений и потенциально объяснить когнитивные отклонения наблюдаемые в некоторых психических заболеваниях характеризующихся стойким гипервозбуждением.

Данное исследование дает представление о том, как телесное возбуждение влияет на принятие решений, основанных на вознаграждении (как на поведенческом, так и на нервном уровнях). Таким образом оптимальные уровни телесного возбуждения важны для адекватной реакции на подкрепляющие или аверсивные стимулы.