Расширенные зрачки и активность префронтальной коры выдали готовность действовать

Когда человек решает совершить какое-то действие, его зрачки увеличиваются, а активность префронтальной коры повышается еще до осуществления принятого решения, выяснили швейцарские ученые. На основании этого они заключили, что мозг, предвосхищая физическое усилие, активирует системы, необходимые для его реализации, заранее: к таким системам исследователи отнесли дорсомедиальную часть префронтальной коры головного мозга и норадренергическую систему, о возбуждении которой свидетельствует расширение зрачка. Препринт работы опубликован на сайте bioRxiv.org.

Когда человек совершает запланированное действие, под воздействием норадреналина у него расширяются зрачки, а также растет активность дорсомедиальной части префронтальной коры головного мозга, которая отвечает за принятие решений и эмоции. При этом о том, какие нейрофизиологические процессы сопровождают размышления о совершении действия в будущем, известно мало: предположительно, однако, механизмы планирования и совершения действия все же могут быть схожими. 

Чтобы изучить этот вопрос подробнее, Ирма Курниван (Irma Kurniawan) из Цюрихского центра нейроэкономики и ее коллеги провели эксперимент, в котором приняли участие 49 человек. В эксперименте ученые использовали динамометр — прибор, предназначенный для измерения силы. Сначала каждый испытуемый научился сжимать динамометр правой и левой рукой на 10–90 процентов от своей максимальной силы: на основе силы сжатия определялся уровень. По заполнению цветом вертикальной шкалы на необходимое количество делений испытуемый понимал, достаточно ли он сжал прибор. Чтобы предотвратить мышечную усталость, участники выполняли задание попеременно левой и правой рукой. Всего каждый выполнил десять подходов по пять сжатий.

Затем ученые проводили фМРТ мозга участников и измеряли диаметр зрачка с помощью совместимого айтрекера. Во время сканирования участники выбирали один из двух вариантов сжатия динамометра, который они готовы были выполнить спустя 30-60 минут после сканирования. Первый вариант требовал усилий: участники надеялись сжать динамометр до уровня от четырех до девяти, за каждый такой выбор они получали от 0,5 до 10 швейцарских франков. Второй вариант предполагал сжатие до первого уровня — за него участники получали 30 или 40 процентов от вознаграждения. После сканирования испытуемые выполнили восемь случайных решений из тех, которые они приняли, находясь в сканере.

Оказалось, участники совершали выбор на основе соотношения усилий к величине награды, но при этом они тратили меньше времени на решение в пользу варианта, требующего приложения усилий (p

Авторы заключили, что мозг, предвосхищая физическое усилие, активирует системы, необходимые для его реализации, заранее: стоит человеку задуматься о том, чтобы совершить какое-то действие, как мозг уже активирует префронтальную кору и норадренергическую систему. Как предположили исследователи, именно эта реакция заставляет человека не отступать от своих намерений спустя время и совершать задуманное.

Системы мозга, задействованные в принятии решений, также связаны с эмоциональной сферой, поэтому они не только побуждают к активности, но и формируют настроение человека. Так, особенности работы системы вознаграждения помогли швейцарским ученым предсказать возвращение депрессии у пациентов в ремиссии.

Екатерина Рощина