Когда нужно выбрать между несколькими вариантами, мозг
не просто держит их в подвешенном состоянии. Он активно организует информацию
так, чтобы варианты не смешивались, а после решения четко разделялись на
выбранные и невыбранные. К такому выводу пришли нейробиологи из Массачусетского
технологического института, изучавшие, как мозг кодирует информацию на
протяжении всего процесса принятия решения. Исследование проводилось на
животных, которых обучили игре, где нужно было выбрать одну из двух целей на
экране.
Как был устроен эксперимент
Животные должны были смотреть в направлении одной из
двух указанных целей на экране в зависимости от того, какой цели было присвоено
более высокое значение вознаграждения. Два варианта предъявлялись
последовательно — сначала одна цель, затем ее значимость, затем другая цель и
затем ее значимость.
Во время игры исследователи измеряли электрическую
активность сотен нейронов в латеральной префронтальной коре, поверхностной
области мозга, известной своей ключевой ролью в связывании вариантов, значений
и действий при принятии решений.
Что показали нейронные паттерны
Используя алгоритмы «деклассификатора» для расшифровки
электрических паттернов, исследователи обнаружили, что нейроны действовали в
функциональных ансамблях. Их коллективная активность четко указывала на
информацию, связанную с решением, включая различные направления целей и
присвоенные им значения. Чтобы интерпретировать и сравнивать паттерны каждого
ансамбля, исследователи визуализировали их геометрически как плоскости на
трехмерном графике.
Ключевым открытием стало то, что до присвоения значений и принятия решения паттерны нейронных ансамблей последовательно представляли варианты на основе порядка их предъявления. Например, на графиках каждая плоскость «цели 1» была параллельна другим. Аналогично, каждая плоскость «цели 2» была параллельна своим собратьям, но цели 2 были более ортогональны, или более перпендикулярны, к целям 1, показывая, что они представлены как полностью отличные друг от друга.
Что меняется после решения
После решения новые ансамбли
показывали «выбранные» варианты параллельно, независимо от порядка их
предъявления. Невыбранные цели также были представлены
как параллельные друг другу, но как ортогональные к
выбранным.
Другими словами, до решения мозг созывал ансамбли
нейронов, чтобы различать цели по порядку их предъявления, а затем, после
решения, собирал ансамбли, чтобы отсортировать их по тому, были ли они выбраны.
Этот последовательный способ представления выбранных вариантов, может помогать в
принятии решений, по сути упаковывая их для нижестоящих цепей, ответственных за
преобразование решения в действие.
Ансамбли собираются заново
Исследователи также обнаружили, что от раунда к раунду
игры отдельные нейроны часто могли быть перемещены в разные ансамбли. Нейрон,
который в одном раунде казался «селективным» для варианта 2, мог в следующем
оказаться селективным для варианта 1. Таким образом, ансамбли не были
постоянными цепями специализированных нейронов, а собирались под конкретную
задачу из многофункциональных нейронов.
Память сохраняется для каждого варианта
Мозг сохранял отдельные воспоминания о каждом варианте, независимо от того, был ли он выбран. Это может быть важно для обучения. Чтобы связать вознаграждение с конкретным выбором, нужно помнить не только то, что сработало, но и то, что рассматривалось. Например, запоминание того, что выбор цели 2 в раунде 3 принес вознаграждение.
Ранее были найдены нейронные пути, объясняющие, как формируются привычки.
