В мозге млекопитающих нашли «диспетчера» мультизадачности

Ученые из университета Нью-Йорка обнаружили, что именно ретикулярное ядро таламуса у млекопитающих является ответственным за способность действовать в режиме многозадачности. Работа опубликована в журнале Nature.

Задачей исследователей было понять, как мозг функционирует в условиях мультизадачности, то есть как отфильтровывается важная на данный момент информация, а ненужная — игнорируется. Как уже было известно ранее, за отбор важной информации отвечает префронтальная кора головного мозга. Она, как предполагали ученые, взаимодействует с сенсорными участками коры головного мозга, обрабатывающими сенсорную информацию, поступающую в мозг. В то же время выдвигались предположения, что таламус, отдел мозга, отвечающий за перераспределение сенсорной информации в мозге, тоже может играть важную роль в процессе отбора информации.

Исследование проводилось методами оптогенетики на генномодифицированных мышах, нейроны которых можно было активировать или ингибировать с помощью света. Работа состояла из нескольких частей. Ученые проводили поведенческий эксперимент в котором мыши получали молоко, спрятанное за одной из двух дверей, если правильно реагировали на световой или звуковой сигнал. Сигналы подавались либо одновременно, либо по отдельности. Каждый раз, перед подачей сигналов, мыши слышали шум, подсказывающий, какой сигнал будет в следующий раз, звуковой или световой. То есть задачей мышей было сосредоточиться на правильном сигнале и игнорировать неправильный. Затем ученые проводили аналогичные поведенческие эксперименты, но у мышей при этом были «отключены» либо нейроны префронтальной коры головного мозга, либо нейроны зрительной коры, либо нейроны отделов таламуса.

Ученые выяснили, что при одновременной подаче стимулов мыши правильно выбирали дверь, за которой находилось молоко, лишь в семидесяти процентах случаев. Если же световой и звуковой стимулы подавались по отдельности, правильная дверь выбиралась в девяноста процентах случаев.

Также эксперимент с одновременной подачей стимулов проводился на мышах с «молчащими» нейронами префронтальной коры головного мозга. При этом мыши были неспособны принимать правильные решения, а только случайно угадывали их. В то же время «молчащие» нейроны зрительной коры головного мозга (отдел мозга, обрабатывающий зрительную информацию) никак не влияли на поведение мышей.

Дальнейшие эксперименты выявили критическую роль таламуса в принятии решения. Если у мышей активировали связанные со зрением нейроны таламуса, частота ошибок при распознавании светового сигнала возрастала, если же эти нейроны «отключали», то мыши хуже распознавали звуковой сигнал, при этом ошибок в распознавании светового сигнала было меньше. То есть ученые выяснили, что префронтальная кора головного мозга при принятии решения взаимодействует не с сенсорной корой, как предполагалось, а с таламусом, и именно таламус играет важную роль при переключении внимания и концентрировании на нужной информации.

Ученые считают, что понимание механизма переключения внимания поможет исследовать, как мозг млекопитающих сосредотачивается на какой-то важной задаче, а также как этот механизм «ломается» при таких заболеваниях, как различные виды синдрома дефицита внимания, аутизм и шизофрения.