Ученые напугали крыс роботами

Kim et al. / Science Advances 2018

Группа американских и корейских ученых использовала робота для изучения поведения крыс под воздействием устрашающего стимула. Использовав для мониторинга активности мозга животных инвазивные электроды, ученые изучили механизм взаимодействия участков мозга, отвечающих за страх и принятие решений. Статья опубликована в журнале Science Advances.

За обработку стимулов, вызывающих страх, в мозге многих млекопитающих отвечает небольшая билатеральная структура — миндалевидное тело: у людей, например, этот участок мозга активируется в ответ на крики ужаса. Страх выступает одним из главнейших, хорошо развитых в ходе эволюции механизмов защиты, и способен эффективно воздействовать на поведение особи. 

Для регуляции поведения под воздействием страха миндалевидное тело должно регулировать активность связанных с ним участков мозга, отвечающих за процесс принятия решений — например, префронтальной коры. Для того, чтобы подробнее изучить эту связь, ученые из Вашингтонского университета под руководством Джинсок Ким (Jeansok J. Kim) с помощью инвазивных электродов записали активность отдельных нейронов в миндалевидном теле и средней части префронтальной коры головного мозга лабораторных крыс. 

Крыс в течение некоторого времени морили голодом: их вес на начало эксперимента составлял 85 процентов от нормальной массы тела. В ходе эксперимента крыс выпускали из клеток в небольшой лабиринт, в котором им необходимо было найти еду. По пути их встречал (в активном экспериментальном условии) робот-«хищник» — небольшая управляемая модель, похожая на представителя членистоногих с двигающимися мандибулами. Встреча с роботом заставляла крыс останавливаться или даже возвращаться обратно в клетку для корректировки движения. 


Изучив активацию нейронов миндалевидного тела и префронтальной коры, ученые рассмотрели синхронную активность отдельных нейронов изученных участков мозга крыс во время их встречи с хищником, а также смоделировали подобную нейронную реакцию. Так, нейроны миндалевидного тела активировались только в момент встречи животного с «хищником», в то время как префронтальная кора была активна и вне этого взаимодействия. Кроме того, совместная активность двух участков наблюдалась во время приближения к роботу и побега от него.

Рассмотренная нейронная связь, таким образом, участвует в регуляции поведения при воздействии устрашающего стимула: префронтальная кора отвечает за распознавание потенциальной угрозы, миндалевидное тело сигнализирует о ее реальном наличии, а их совместная работа отвечает за дальнейшую регуляцию поведения.

Страх лабораторных животных чаще всего изучают в контексте социального поражения: изучаемую особь помещают в клетку к бóльшей по размерам особи, а затем наблюдают за их взаимодействием. Использование в подобных экспериментах хищников может быть опасным для животного, но при этом рассказать об их реакции на устрашающий стимул больше. Проведенный учеными эксперимент показал эффективность роботизированной угрозы, что позволит ученым и в дальнейшем использовать такой подход для изучения реакции грызунов на хищников.

Лабораторные грызуны — не единственные животные, которых пугают роботами. Исследователи из Политехнического института Нью-Йоркского университета под руководством Маурицио Порфири (Maurizio Porfiri) провели уже два (1, 2) исследования по изучению поведения рыбок данио-рерио при встрече с управляемыми репликами хищных глазчатых астронотусов. Недавно ученые также создали роботизированных данио-рерио для изучения взаимодействия рыб с собственными сородичами.

Елизавета Ивтушок

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.