Тривожність, наркоманію та інші порушення часто супроводжує інтенсивний психологічний стан, який учені називають збудженням: у цьому стані в людини не лише частішає серцебиття, підвищуються показники артеріального тиску чи збільшується частота дихання, але й вона приймає «погані» рішення. Щоби зрозуміти, який зв’язок між фізіологічним збудженням і процесом ухвалення рішень, науковці зі Школи медицини Ікана Медичного центру «Маунт-Синай» у Нью-Йорку проаналізували дані попереднього дослідження мавпоподібних приматів. Вони виявили, що два центри прийняття рішень у головному мозку містять нейрони, основна функція яких – це моніторинг внутрішньої динаміки організму. Стан фізіологічного збудження, як виглядає, «перепрограмовує» один із цих центрів, перетворюючи нейрони прийняття рішень у нейрони моніторингу організму.
«Наші результати вказують на те, що мережі прийняття рішень у головному мозку пов’язані з постійним моніторингом та інтеграцією інформації про внутрішні стани організму. Звідси випливає, що зміни у фізіологічному збудженні повинні впливати на функціонування цих мереж, – стверджує Пітер Рудебек, науковець Медичного центру "Маунт-Синай" та старший автор дослідження, опублікованого у журналі PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). – Ми сподіваємося, що ці результати допоможуть дослідникам краще зрозуміти фундаментальні клітинні процеси у мозку, що лежать в основі деяких психічних розладів».
Тривалий час учені описували зв'язок між збудженням та процесом прийняття рішень як U-подібну криву. Невелике збудження – наприклад, після горнятка кави – дає максимальну продуктивність. Але занадто сильне чи, навпаки, слабке збудження збільшує ймовірність того, що мозок прийматиме неправильні рішення.
Початкові результати цього дослідження підтвердили це твердження. Вчені проаналізували результати низки експериментів, в яких макаки-резус обирали між двома видами винагороди – більшою або меншою кількістю смачного соку. Вчені очікували, що тварини обиратимуть передусім першу винагороду. Експеримент показав, що коли у них прискорювалось серцебиття, вони приймали це рішення швидше.
Після цього вчені проаналізували електричну активність у двох центрах прийняття рішень, локалізованих в орбітофронтальній та дорсальній передній поясній корі мозку тварин. Вони виявили, що активність приблизно 1/6 нейронів у цих ділянках прямо корелює із частотою серцебиття. Іншими словами, якщо серце починало прискорено або сповільнено битись, то активність цих клітин також відповідно змінювалася.
«Наші результати підтверджують тезу: єдине завдання окремих нейронів – це відстеження внутрішніх, або інтероцептивних, станів організму, – розповів співавтор дослідження Ацуші Фудзімото. – Але у нас також постало запитання, що ж відбувається під час хронічного збудження, яке можна спостерігати, наприклад, у пацієнтів з тривожністю, залежністю та іншими психічними порушенням?».
Щоби відповісти на це запитання, науковці проаналізували дані, отримані після хірургічного видалення у тварин мигдалин – ділянки мозку, яку пов’язують із формуванням емоцій. Після операції частота їхніх серцевих скорочень зросла на 15 ударів за хвилину. У цьому стані що швидше билося серце тварин, то повільніше вони обирали винагороду. Звідси випливає, що підвищений стан збудження фактично заважав процесу прийняття рішень.
Але коли науковці проаналізували їхню нейронну активність, вони виявили дещо дуже цікаве. Виявилось, що роль нейронів, які брали участь у прийнятті рішень, у тварин змінилася. В обох мозкових центрах вчені зафіксували зменшення кількості таких нейронів. Натомість у дорсальній передній поясній корі збільшилася кількість тих нервових клітин, чия функція – це моніторинг внутрішніх станів організму. Виглядає на те, що збудження «захопило» частину нейронів, які залучені у процесі прийняття рішень, й перемкнуло їх на моніторинг внутрішніх станів організму.
«Хоча ці результати ще не остаточні, вони свідчать про те, що підвищений стан збудження “захоплює” мережі прийняття рішень в мозку. Ми плануємо надалі вивчати, як збудження впливає на вищі функції мозку і на психічні розлади», – резюмує д-р Рудебек.
How a racing heart may alter decision-making brain circuits
ScienceDaily, 30/08/2021
Зреферував Є. Л.
Оригінал дослідження:
Atsushi Fujimoto, Elisabeth A. Murray, Peter H. Rudebeck
Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (35)
15.09.2021