Дослідники показали, що нейрони смугастого тіла, які швидко розряджаються, відіграють важливу роль у перемиканні уваги між стимулами і виборі релевантних сигналів. Частина нейронів цього типу в експерименті з макак-резусами активувалася при зміні підкріплюваних стимулів, а частина реагувала на появу відволікаючих сигналів, відповідь на які було необхідно придушувати. Стаття опублікована в журналі.
Щосекунди до наших органів почуттів надходить інформація про різноманітні стимули. Адаптивна поведінка полягає в тому, щоб не реагувати на все підряд, а виділяти важливі в поточний момент події, пропускаючи інші. Цю функцію приписують передній частині смугастого тіла - в нього надходять проекції від різних зон мозку, які відповідають за вибір поведінкових цілей і оцінку винагороди. Однак як саме нейрони смугастого тіла обробляють цю інформацію, посилюють активність релевантних стимулів і придушують непотрібні, ясно не до кінця.
Вчені з Канади і США під керівництвом Тіло Уомелсдорфа (Thilo Womelsdorf) з Університету Вандербільта досліджували активність нейронів смугастого тіла двох макак-резусів у наступній парадигмі. На екрані перед мавпами з'являлося два смугастих кола, на одному з яких виникала стрілка вгору, а на другому - вниз. Або до, або після появи стрілок кола ставали кольоровими (червоним і зеленим). Колір вказував на те, яке коло є сигналом до дії: якщо «активним» був зелений і на зеленому колі з'являлася стрілка вгору, то мавпі потрібно було підняти очі вгору - за це вона отримувала винагороду.
Через 30 спроб або більше значення кольорів змінювалися - активним ставав червоний, а потім знову зелений. Кожного разу макакам було необхідно переучуватися реагувати на правильний колір. У цей час дослідники реєстрували електричну активність 350 нейронів переднього смугастого тіла. За характеристиками імпульсів ці нейрони розділили на два типи: швидкорозряджаються інтернейрони і шипикові проекційні нейрони.
Нейрони смугастого тіла реагували на появу кольору (він підказував, на якому колі було необхідно зосереджувати увагу), але не стрілки (сигналу до дії). Першими реагували нейрони - частина їх посилювала активність відразу після того, як кола загорялися зеленим і червоним, а частина - навпаки, знижувала число імпульсів. Шипікові проекційні нейрони відповідали другими, після того, як перший клас клітин, що швидко розряджаються, припиняв активність.
Після зміни значень кольорів частка правильних відповідей (рухів очей) спочатку різко знижувалася, а потім поступово відновлювалася - так мавпи переучувалися звертати увагу на правильний стимул. А частота розрядів нейронів смугастого тіла назад корелювала з числом правильних відповідей - спочатку ці клітини були високо активні, але в міру переучування знижували частоту імпульсів. Іншими словами, активність нейронів корелювала з внутрішньою впевненістю тварини в тому, який саме колір є активним.
У виборі активного стимулу можуть бути задіяні два протилежних процеси: активація уваги до потрібного об'єкту і придушення активності у відповідь на нерелевантний стимул. Щоб з'ясувати, яке з цих двох завдань вирішують нейрони смугастого тіла, вчені звернули увагу на їх активність у відповідь на «відволікаючі стимули» - тимчасове зникнення неактивного кольору, яке сигналізувало, що в цій спробі винагороди не буде і не потрібно ні піднімати очі, ні опускати. У цих випадках було необхідно звернути увагу на неактивний колір і придушити дію.
Більшість нейронів смугастого тіла реагували тільки на стимули дії, але одна з підгруп нейронів активувалася при пред'явленні відволікаючого стимулу. Отже, різні клітини смугастого тіла відповідають за протилежні процеси: придушення нерелевантних стимулів і активація відповіді на потрібні сигнали.
Дослідники вважають, що нейрони, які швидко розряджаються, відіграють важливу роль у перенаправленні уваги до важливих стимулів, у тому числі в умовах постійної зміни підкріплюваних сигналів.
Порушення роботи смугастого тіла вважають ключовим фактором розвитку шизофренії. Вчені навіть навчилися діагностувати цей розлад за активністю смугастого тіла з точністю понад 80 відсотків.