Содержание статьи:
Принятие экономических решений оказалось гораздо сложнее, чем предполагали ученые ранее. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Journal of Neuroscience, показало удивительную картину: когда человек выбирает между различными вариантами, связанными с риском и вознаграждением, активируется практически весь мозг. Это открытие переворачивает представления о том, как работает наш «центр управления» при принятии важных решений. Ученые впервые смогли записать прямую электрическую активность из множественных областей мозга у пациентов во время нейрохирургических операций и обнаружили поразительно широкую сеть взаимодействующих регионов.
Революционный подход к изучению мозговой активности
Исследователи получили уникальную возможность наблюдать за работой человеческого мозга с невероятной точностью благодаря прямым записям электрической активности у пациентов с эпилепсией.
Команда ученых под руководством Игнасио Саеса из Медицинской школы Икан на горе Синай использовала данные от 34 пациентов с лекарственно-устойчивой эпилепсией. Этим людям имплантировали электроды в различные части мозга для локализации очагов припадков.
Пока пациенты находились под наблюдением после операции, они участвовали в простой игровой задаче на принятие решений. Задача была сформулирована следующим образом: участники выбирали между гарантированным денежным вознаграждением (безопасная ставка) или рискованной игрой с более высоким потенциальным вознаграждением, но с переменной вероятностью выигрыша. Вероятность успеха показывалась визуально, а результаты раскрывались вскоре после каждого выбора.
Из первоначальной группы 20 пациентов предоставили поведенческие и нейронные данные достаточного качества для анализа. Используя интракраниальную электроэнцефалографию (iEEG), исследователи записывали электрические сигналы более чем с 1000 электродов, размещенных в областях мозга, связанных с принятием решений:
- префронтальная кора;
- моторные и теменные области;
- глубокие лимбические структуры (миндалевидное тело, гиппокамп);
- орбитофронтальная кора.
Частоты мозговых волн раскрывают секреты выбора
Анализ показал поразительную картину: во время момента размышления — непосредственно перед тем, как человек сделал свой выбор — нейронная активность модулировалась в широком диапазоне частот во многих регионах. Однако наиболее последовательные сигналы, связанные с фактическим принятием решений, исходили от высокочастотной активности. Медленные мозговые волны, напротив, отражали другие процессы в зависимости от их местоположения:
- Увеличение тета- и дельта-мощности в префронтальных и лимбических областях связывалось с внутренним обдумыванием;
- Снижение бета-активности в моторных областях могло отражать планирование движений;
- Высокочастотное широкополосное действие (HFA) тесно коррелировало с активностью локальных нейронов.
Команда сгруппировала наблюдаемые области в три широкие функциональные цепи: префронтальную, фронтопариетальную и лимбическую. Каждая цепь демонстрировала отличительные паттерны активности как по частоте, так и по направлению (увеличение или уменьшение мощности).
Распределенная обработка информации превзошла ожидания
Критически важным открытием стало то, что высокочастотная активность не только отслеживала исход решения (безопасный против рискованного выбора), но и кодировала специфические переменные, которые информируют решение. Эти вычисления, связанные с выбором, были распределены по многим областям мозга. Некоторые регионы проявили особую специализацию:
- Орбитофронтальная кора оказалась особенно чувствительной к риску;
- Постцентральная извилина (область, участвующая в моторном контроле) представляла, какую сторону экрана выбрал участник.
- Сигналы, связанные с абстрактными переменными (такими как вероятность выигрыша и риск), появлялись раньше по времени, чем сигнал, соответствующий финальному решению.
Эта временная последовательность поддерживает идею о том, что мозг оценивает различные компоненты решения перед тем, как остановиться на выборе.
Целый мозг принимает экономические решения
Результаты исследования согласуются с растущим пониманием того, что мозг поддерживает принятие решений не через изолированные модули, а через динамические, перекрывающиеся системы. В отличие от традиционных методов визуализации мозга, которые часто выделяют несколько «горячих точек», эта работа демонстрирует ценность прямых записей в раскрытии более тонких паттернов нейронной активности.
Главный вывод заключается в том, что весь мозг становится активным при принятии экономического решения — от глубоких, эволюционно древних областей мозга до более недавно развившихся областей.
Даже несмотря на то что различные области мозга в первую очередь участвуют в разных аспектах решения, электрическая активность во всех записанных областях одинаково отражала природу выбора. Это демонстрирует, что экономическое принятие решений представляет собой высоко распределенный процесс, который не зависит исключительно от одной или нескольких областей мозга.
Перспективы для лечения психических расстройств
Понимание нейронной основы принятия решений открывает новые горизонты для медицины. Основные психические состояния, такие как депрессия или биполярное расстройство, характеризуются дефицитами в рискованном принятии решений. Новые подходы к стимуляции мозга показывают многообещающие результаты для разработки нейромодулирующих стратегий лечения.
Исследование имеет некоторые ограничения. Участники были пациентами с эпилепсией, и хотя происхождение их припадков не было связано с поставленной задачей, их мозговая активность может в некоторых отношениях отличаться от общей популяции.
Размещение электродов диктовалось клиническими потребностями, поэтому некоторые области мозга были исследованы более плотно, чем другие. Тем не менее работа предоставляет убедительные доказательства того, что экономическое принятие решений в условиях неопределенности зависит от распределенной сети областей мозга.
Высокочастотная нейронная активность играет центральную роль в кодировании как вычислений, которые направляют выборы, так и самих решений.
Эти открытия проливают новый свет на нейрофизиологическую основу человеческого выбора и подчеркивают важность изучения функции мозга в тонких временных и пространственных масштабах.