Исследование раскрывает нейронные механизмы, лежащие в основе пищевого поведения
Во время добывания пищи животные, в том числе люди и обезьяны, постоянно принимают решения о том, где искать пищу и когда перемещаться между возможными источниками пропитания.
«Собирательное поведение — это то, что мы совершаем ежедневно, когда идем в продуктовый магазин за едой, и мы делаем выбор, основываясь на степени вознаграждения, которое дает каждый выбор. Это классическая проблема, общая для всех видов на планете», — сказал Валентин Драгой, профессор нейробиологии.
В статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, он и его коллеги исследуют процессы мозга, связанные с поиском пищи.
«В этом исследовании мы описываем использование новой интегрированной беспроводной системы для регистрации мозговой активности в лобных областях мозга, а также для отслеживания глазодвигательных движений и поведения. Мы в режиме реального времени изучаем, как выполняется эта вездесущая задача по поиску пищи, которую мы, естественно, выполняем каждый день», — сказал Валентин Драгой.
Макаки — род обезьян, обитающих в Азии, Северной Африке и Южной Европе (Гибралтар). Чаще всего они едят фрукты, семена и другую растительную пищу. «Мы изучаем макак, потому что добывание пищи — это естественное поведение, а мозг макаки очень похож на человеческий мозг с точки зрения организации и функций».
До сих пор было трудно исследовать нейронную основу поиска пищи в естественной среде, поскольку предыдущие подходы основывались на удерживаемых животных, выполняющих экспериментальные задачи по поиску пищи. Теперь ученые позволили макакам свободно взаимодействовать с вариантами вознаграждения, одновременно записывая по беспроводной сети нейронную активность в их префронтальной коре.
«Животные решали, когда и где добывать корм, основываясь на том, сбылись или нарушились их предсказания о вознаграждении. Прогнозы основывались не только на истории доставки вознаграждения, но и на понимании того, что более длительное ожидание увеличивает вероятность получения вознаграждения».
Результаты показывают, что стратегии добывания пищи основаны на кортикальной модели динамики вознаграждения, поскольку животные свободно исследуют окружающую среду.
«Мы узнали, что можем предсказывать выбор даже в сложных ситуациях, просто считывая реакции десятков нейронов в лобной доле. Это потенциально может привести к созданию протезов, которые будут влиять на выбор или смещать его, даже неинвазивно. Что еще более важно, это позволяет нам понять, как работает мозг, когда он вовлечен в это естественное поведение», — сказал Валентин Драгой.
Далее ученые планируют объединить поиск пищи в социальном контексте и запись данных от двух животных одновременно, пока они сотрудничают в поисках еды. Это сложная техническая задача, но Драгой считает, что он и его партнеры по исследованиям близки к достижению таких целей. Это может позволить решить проблему кортикальных имплантатов, чтобы помочь пациентам с дисфункцией мозга принимать поведенческие решения.