Исследователи пишут в журнале Nature Communications, что миндалевидное тело устроено гораздо сложнее и действует как изощренный арбитр, помогая мозгу выбирать между конкурирующими стратегиями обучения и принятия решений.
«Исторически миндалевидное тело изучали с точки зрения обучения, основанного на страхе, а затем обобщили это на обучение, основанное на вознаграждении. Наша главная гипотеза заключалась в том, что у него должны быть и другие функции, учитывая его обширные связи с остальным мозгом», — говорит Джэ Хён Ву, аспирант факультета психологических и мозговых наук и первый автор исследования.
Другие функции миндалевидного тела, по-видимому, проявляются в условиях неопределенности, когда мозг сталкивается с выбором между двумя стратегиями обучения в процессе достижения цели. В исследовании ученые приводят пример с приготовлением чашки кофе на незнакомой кофемашине.
При подходе, основанном на действии, вы можете попробовать повторить то, что делали в прошлый раз с похожим аппаратом, и нажать ту же кнопку, которая сработала тогда. При подходе, основанном на стимуле, вы, наоборот, сосредоточитесь на какой-то характерной особенности, например на мигающей лампочке, и выберете именно её.
«Люди привыкли считать миндалевидное тело эмоциональной системой страха, но в мозге вообще нет ничего по-настоящему примитивного, даже когда речь идет об этой области», — говорит Алиреза Солтани, старший автор исследования и адъюнкт-профессор психологии и наук о мозге в Дартмуте.
«Ключевое различие заключается в том, должно ли обучение быть привязано к двигательному действию или к идентичности стимула, — объясняет Солтани. — Обучение на основе действий подразумевает учет конкретных моторных движений, которые могут привести к вознаграждению, в то время как обучение на основе стимулов может быть более гибким, поскольку позволяет оценить и выбрать желаемый стимул, не задумываясь немедленно о действиях, необходимых для его достижения».
Поскольку эти два режима обучения работают одновременно, исследователи предположили, что в мозге должна существовать область, которая выступает посредником между ними, выбирая путь, наиболее вероятно ведущий к лучшему результату. Ученые обнаружили, что повреждение миндалевидного тела нарушает этот процесс посредничества, что указывает на его ключевую роль в данном механизме.
Исследовательская группа разработала компьютерные модели на основе обучения с подкреплением, чтобы отследить, как мозг распределяет «вес» между стратегиями, основанными на действиях и на стимулах, когда неясно, какая из них лучше подходит для решения задачи. Выяснилось, что вначале миндалевидное тело колеблется между двумя системами, но по мере накопления информации оно выбирает ту, чья модель оказывается более надежной.
Однако когда миндалевидное тело было повреждено, процесс выбора становился более хаотичным, поскольку мозгу было трудно обновлять оценку того, какая система обучения наиболее полезна в данный момент. Исследователи также обнаружили, что мозг изначально начинал автоматически склоняться к стратегии, основанной на действиях, что нарушало его способность гибко переключаться между двумя системами. В результате поведение в целом становилось более ригидным.
«Здоровая миндалина поощряет исследование альтернативных моделей и, как следствие, может заставить вас выбрать то, что вы иначе бы не выбрали, и вы можете учиться на этом, — говорит Солтани. — В конечном счете, успешное обучение заключается в поиске более надежной модели».
Их результаты могут помочь объяснить, почему предыдущие исследования показали, что повреждение миндалевидного тела в одних случаях ухудшало, а в других — улучшало обучение, основанное на стимулах.
Будучи одной из древнейших областей мозга, миндалевидное тело имеет решающее значение для выживания, поскольку обнаруживает угрозы в окружающей среде и запускает немедленную реакцию. По мере эволюции мозга к нему могли подключиться другие системы, что дало миндалевидному телу более тонкую и продуманную роль в процессе принятия решений.
«Тот факт, что миндалевидное тело контролирует так много систем в мозге и имеет множество связей, говорит о том, что на самом деле оно выполняет нечто более важное, чем просто сигнализирует о страхе и эмоциях, — отмечает Ву. — Мы не утверждаем, что миндалина не связана со страхом. Мы переосмысливаем её роль как посредника между несколькими системами обучения».
Результаты работы команды могут иметь значение для того, как мы лечим фобии и другие тревожные расстройства. Некоторые люди справляются со страхом пауков, просто избегая их, что демонстрирует склонность к обучению на основе стимула. «Страх привязан к стимулу, что делает реакцию жесткой и с трудом поддающейся коррекции», — объясняет Солтани.
Исследование предполагает, что переключение внимания с пугающего стимула на исследовательский режим, основанный на действиях, может быть более эффективным. Например, вместо того чтобы сосредотачиваться на пауке и пытаться убедить себя, что он не так уж страшен (подход, основанный на стимуле), можно попробовать переосмыслить ситуацию через повторяющиеся действия: скажем, накрыть паука стаканом, а затем приблизиться к нему.
«Таким образом, миндалевидное тело, один из арбитров мозга, может отдать предпочтение обучению на основе действий, которое является более надежным предсказателем результата (отсутствие вреда). Это способствует исследованию и гибкости, помогая преодолеть страх, даже если стимул изначально несет в себе сильные негативные ассоциации», — говорит Солтани.
Сейчас исследовательская группа анализирует записи нейронной активности в префронтальной коре во время выполнения различных задач, чтобы понять, как нейроны взаимодействуют в процессе этого выбора. В сотрудничестве с исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе они также проводят эксперименты на крысах, чтобы изучить конкретные нейронные пути между миндалевидным телом и префронтальной корой.
Ву и Солтани работали в соавторстве с исследователями из Национального института психического здоровья.
Ссылка на исследование:
https://www.nature.com/articles/s41467-025-66745-1