Per savo gyvenimą gyvūnai sukuria asociacijas tarp jutimo dirgiklių ir numatomų grėsmių ar apdovanojimų. Šios asociacijos savo ruožtu gali formuoti gyvūnų elgesį, paskatindamos juos vengti elgesio (pvz., vengti konkrečių dirgiklių ir situacijų) arba, atvirkščiai, įvairiais būdais bendrauti su juos supančia aplinka.
Ankstesni neuromokslų tyrimai parodė, kad šį elgesio modelių įgijimo procesą per patirtį palaiko įvairūs smegenų regionai. Vienas iš šių regionų yra medialinė prefrontalinė žievė (mPFC), didelis priekinės smegenų dalies segmentas, kuris, kaip žinoma, prisideda prie sprendimų priėmimo, dėmesio, mokymosi ir atminties konsolidavimo.
Ciuricho universiteto ir ETH Ciuricho mokslininkai neseniai atliko tyrimą, kuriame buvo tiriama, kaip mPFC prisideda prie elgesio strategijų mokymosi laikui bėgant, ypač sutelkiant dėmesį į procesus, per kuriuos jis susieja jutiminę informaciją su gyvūno elgesiu. Jų išvados, paskelbtos m Gamtos neuromokslairodo, kad mPFC transformuoja jutimo įvestis į elgsenos rezultatus, atlikdamas daugybę skaičiavimų neuronų populiacijos lygiu.
„Medialinė prefrontalinė žievė (mPFC) buvo pasiūlyta susieti jutimo įvestis ir elgesio rezultatus, kad būtų tarpininkaujama įgyvendinant išmoktą elgesį“, – savo darbe rašė Romanas Boehringeris ir jų kolegos Bejamin Ehret. „Tačiau, kaip toks ryšys įgyvendinamas, liko neaišku. Norėdami išmatuoti jutimo dirgiklių ir išmokto elgesio priekinės nervų koreliacijas, atlikome populiacijos kalcio vaizdavimą per naują pelių tonu signalizuojamą aktyvaus vengimo paradigmą.”
Savo eksperimentuose, kurie truko 11 dienų, Ehret, Boehringer ir jų kolegos užfiksavo neuronų aktyvumą pelių smegenyse, o gyvūnai vykdė baimę skatinančią užduotį. Pelės buvo patalpintos į mokymosi seansų kamerą, kurią sudarė 50 bandymų.
Išgirdusios toną, pelės patyrė lengvą, bet nemalonų elektros smūgį į kojas. Tačiau pusė kameros, kurioje jie buvo, buvo apibrėžta kaip „saugi zona“, o tai reiškia, kad jei jos būtų šioje zonoje, pelės nepatirtų jokio šoko po tono.
Po pakartotinių bandymų pelės pradėjo vengti elgesio ir išmoko greitai pereiti į saugią zoną, kai išgirdo toną. Norėdami ištirti neuronų aktyvumą, kol pelės mokėsi išvengti šoko pabėgdamos į saugią zoną, mokslininkai panaudojo kalcio vaizdavimo metodus ir fluorescencinę mikroskopiją.
„Mes sukūrėme analizės metodą, pagrįstą matmenų mažinimu ir dekodavimu, kuris leido mums nustatyti interpretuojamus su užduotimis susijusius gyventojų veiklos modelius”, – rašė Ehret, Boehringer ir jų kolegos.
„Nors didelė dalis tonų sukeltos veiklos nebuvo informatyvi apie elgesio vykdymą, mes nustatėme veiklos modelį, kuris numatė tono sukeltus vengimo veiksmus ir nepasitaikė spontaniškiems veiksmams su panašia judesio kinematika. Be to, ši vengimui būdinga veikla skyrėsi skirtingų vengimo veiksmų, išmoktų atliekant dvi iš eilės užduotis.
Išanalizavę įrašus, surinktus eksperimentinių bandymų metu, mokslininkai pastebėjo mPFC neuronų aktyvumo modelį, susijusį su vengimu elgesiu išgirdus toną ir po ankstesnio baimės mažinimo mokymo. Apskritai, komandos pastebėjimai rodo, kad mPFC paverčia jutimo įvestis į specifinius elgesio rezultatus, atlikdamas paskirstytus skaičiavimus neuronų populiacijos lygiu.
„Šie rezultatai pabrėžia sudėtingą jutimo apdorojimo ir elgesio vykdymo sąveiką, todėl reikia tolesnio darbo, kad būtų galima suprasti jutiminės informacijos srauto per susijusių smegenų sričių tinklą laiko dinamiką“, – rašė Ehret, Boehringer ir jų kolegos.
Šio neseniai atlikto tyrimo išvados netrukus galėtų padėti dar geriau suprasti mPFC ir jos indėlį į tikslo elgesio mokymąsi. Būsimuose tyrimuose būtų galima toliau tirti ETH Ciuricho komandos nustatytus veiklos modelius, naudojant kitus eksperimentinius metodus ir mokymosi paradigmas.