Ученые из Университета Колорадо в Боулдере раскрыли неожиданную связь между дофаминовой системой мозга и скоростью движения рук. В масштабном эксперименте, результаты которого опубликовал Science Advances, приняли участие 64 добровольца. Используя роботизированный манипулятор, они выполняли серию заданий на точность, уже по результатам удалось собрать уникальные данные о работе мозга.
В ходе эксперимента участники направляли манипулятор к четырем мишеням на экране, после попадания можно было получить разное вознаграждение. Успешное попадание сопровождалось визуальным и звуковым сигналами. Интересно, что темп движений менялся в зависимости от ожидаемой награды: чем выше был потенциальный выигрыш, тем быстрее двигалась рука. Реакция наступала спустя 212 мс после получения сигнала обратной связи.
На втором этапе испытаний добровольцы сами определяли вероятность поощрения для каждой цели. Те участники, у которых разница в скорости между высоко- и низкоценными мишенями была существеннее, показывали более высокую способность к обучению. Они быстрее других начинали выбирать цели с максимальной вероятностью награды.
Если в ходе исследований на животных ученые выявили реакцию дофаминовых нейронов на неожиданное вознаграждение, то новая работа показывает, как этот механизм влияет на человеческую моторику в реальном времени. Такие знания могут стать основой для новых методов диагностики и лечения болезни Паркинсона, депрессии и других расстройств, затрагивающих двигательную и мотивационную сферы.
Интересно, что подобные эксперименты позволяют количественно измерять так называемую «энергетическую цену» действия — то есть насколько мозг готов трудиться ради ожидаемой выгоды. Современные нейровычислительные модели предполагают, что дофаминовая система участвует в расчете баланса «затраты-результат», а тот влияет на выбор стратегии поведения. В перспективе такие данные могут применяться при разработке адаптивных интерфейсов и нейроэргономики — например, для создания систем, которые подстраиваются под уровень мотивации пользователя в реальном времени.
Похожие исследования ведутся в нескольких лабораториях мира. Так, команда из Каролинского института в Стокгольме разработала систему NeuroLink для изучения связи между эмоциональным состоянием и моторными функциями. А группа исследователей из Университета Цюриха создала устройство BrainGate, позволяющее парализованным пациентам управлять компьютером силой мысли.
Ранее мы писали о том, что ученые раскрыли неожиданную причину переедания.
