Чтобы приспособиться к окружающей среде и извлечь уроки из прошлого опыта, животные должны научиться ассоциировать стимулы в своей среде (например, особый звук или запах) и выгоды или угрозы, которые эти стимулы могут нести с собой (например, еда или наличие хищника). Прошлые исследования, основанные на психологии и нейробиологии, изучали, как животные начинают создавать ассоциации между стимулами окружающей среды, вводя идею «обусловливания».
Дофаминергические нейроны (DAN), которые являются основным источником нейротрансмиттерного дофамина в мозге млекопитающих, постоянно находят, что они играют решающую роль в том, как животные обусловлены связывать различные стимулы с удовольствием или болью. В настоящее время известно, что DAN играют ключевую роль в том, как животные с течением времени учатся создавать ассоциации между различными стимулами окружающей среды, но восходящие цепи, которые регулируют их деятельность в головном мозге, все еще плохо изучены.
Исследователи из Университета Кембриджа недавно провели исследование, направленное на лучшее понимание схемы DAN, связанных с ассоциативным обучением . Их статья, опубликованная в журнале Nature Neuroscience , представляет новую модель, которую можно использовать для проверки гипотез о роли различных схемных мотивов в ассоциативном обучении, в частности, применяя ее к виду насекомых, называемому личинкой дрозофилы.
«Все люди учатся по-разному, и нам любопытно, каким образом можно регулировать само обучение», – сказала Марта Златич, один из исследователей, проводивших исследование, в интервью Medical Xpress. «Поскольку дофаминовые нейроны обеспечивают обучающие сигналы для обучения, мы хотели понять, как регулируется их деятельность».
Златич и ее коллеги намеревались идентифицировать восходящую схему DAN, участвующую в ассоциативном обучении, путем систематической идентификации всех нейронов, которые синапсовали в DAN. В своем исследовании они использовали метод, известный как электронная микроскопия реконструкции, чтобы исследовать тело насекомого, называемого личинкой дрозофилы.
Их работа черпает вдохновение в обучении с подкреплением , известной теоретической конструкции в области неврологии и психологии, которая в настоящее время также используется для обучения вычислительных моделей. Теория обучения с подкреплением предполагает, что дофаминовые нейроны кодируют ошибки между предсказанными и фактическими результатами.
«Если теория обучения с подкреплением верна, мы ожидаем найти два вида входных сигналов для нейронов допамина: обратная связь от выходных нейронов учебного центра, которая может кодировать прогнозируемые результаты и входные данные прямой связи от сенсорных систем, которые кодируют вознаграждения и наказания», – сказал Златич. , «В нашем исследовании мы действительно наблюдали оба этих типа входов».