Ученые выявили две области мозга, которые конкурируют при принятии рисковых решений

Каждый день ваш мозг выполняет одинаковый расчет: рисковать или играть в безопасность? Ваш бак может быть почти пуст, но топлива хватит, чтобы доехать на работу вовремя. Остановитесь и рискуете опоздать? Если у вас нет денег в казино, прекратите ли вы играть в автоматы или снимете больше денег из банкомата? Поговорите с незнакомцем в парке или молчите?

Ученые из UC San Francisco и UC Berkeley обнаружили точное место в мозге, где формируются такие решения, и они могут видеть каждый результат за полсекунды до того, как человек действует.

Их исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, записывало активность мозга непосредственно из орбитофронтальной коры, области прямо за глазами. Работая с пациентами, у которых уже были имплантированы электроды для хирургической оценки эпилепсии, команда обнаружила две соседние области мозга, которые подают сигналы в противоположных направлениях: одна толкает к «делай это», другая к «не делай».

"Мы давно подозревали, что эта область - то место, где мозг взвешивает награду против риска, но мы никогда не могли измерить это в реальном времени в человеческом мозге до сих пор", - сказал Эдвард Чанг, М.Д., председатель отделения нейрохирургии UCSF и соавтор исследования.

Открытие может переформатировать то, как врачи лечат психические расстройства, характеризующиеся дисбалансом между склонностью к риску и осторожностью, от депрессии и ОКР до зависимости и расстройств азартных игр. Пациенты с ОКР, которое вызывает навязчивые мысли и повторяющееся поведение, а также те, кто страдает депрессией, демонстрируют чрезмерное избегание. Этот паттерн может отражать дисбаланс в этой нейронной цепи, проявляющийся в повседневном принятии решений.

Предыдущие исследования того, как мозг взвешивает плюсы и минусы решения, в основном полагались на функциональное магнитно-резонансное сканирование (фМРТ), но соседние пазухи искажают изображение орбитофронтальной коры. Клара Старквезер, М.Д., Ph.D., ассистент нейрохирургии в UCSF, заметила, что участники этих исследований часто казались скучающими, а не мотивированными рисковать или получать награду.

"Они засыпали, и я подумала, что нет никакого способа, чтобы они действительно заботились о том, что они делали", - вспоминает Старквезер. "Но затем я видела пациентов, сидящих в своих кроватях и играющих в Candy Crush, действительно вовлеченных в процесс".

Эта внутренняя мотивация - то, что она хотела, чтобы люди чувствовали при изучении того, как их мозг принимает решения. Таким образом, Старквезер разработала свою собственную захватывающую видеоигру, в которой участники ориентируются в лабиринте коридоров, выстланных бомбами, пытаясь добраться до светящихся сундуков с сокровищами. Каждый возможный коридор содержит разное количество бомб, которые могут взорваться, и возможные рубины в сундуке.

"Существует только одна точка решения - идете ли вы по каждому коридору", - говорит Старквезер.

Вместо того, чтобы полагаться на фМРТ для изучения активности мозга людей во время новой игры, Старквезер работала с пациентами, у которых были имплантированы электроды для лечения эпилепсии или психических расстройств и которые добровольно согласились участвовать в ее исследовании. Электроды контролировали активность мозга в миллисекундном временном масштабе, в котором принимаются решения.

Когда шесть пациентов играли в игру, Старквезер записывала активность электродов по всей их орбитофронтальной коре. Она обнаружила, что область рядом с серединой надбровной дуги, называемая медиальной орбитальной бороздой, увеличивала свою активность непосредственно перед тем, как пациенты рисковали, например, идя по коридору, усеянному бомбами. Участок примерно в два сантиметра в сторону, к стороне надбровной дуги, делал противоположное. Его активность скачка перед тем, как пациенты избегали риска, такого как пропуск коридора с бомбами. Два сигнала двигались в точной оппозиции друг к другу, вплоть до миллисекунды.

Чтобы понять, как эти два сигнала могут произвести единственное решение, Старквезер построила компьютерную модель их взаимодействия. Её модель предложила, что цепь действует как перетягивание каната: сигнал одной стороны поднимается, когда другая падает, и наоборот, причем одна сторона в конце концов побеждает.

На легких решениях, таких как коридор, заполненный сокровищами и без бомб, сигнал "иди на это" побеждал почти мгновенно. При более сложных звонках, с более равномерным смешиванием риска и награды, два сигнала мерцали туда-сюда несколько раз, прежде чем остановиться на окончательном ответе. Используя только паттерн активности мозга, исследователи могли сказать, как пациент собирался решить, прежде чем он двигался.

"Большинство моделей принятия решений предполагают, что мозг постепенно накапливает доказательства, пока они не пересекут пороговое значение, как медленно поворачивающийся циферблат", - сказал Роберт Найт, М.Д., профессор психологии и нейронауки в UC Berkeley и соавтор исследования. Найт работал со Старквезер над вычислительным моделированием в течение года её резидентства, когда она занималась исследованиями в его лаборатории.

"То, что мы видели вместо этого, было больше похоже на переключатель, переворачивающийся туда-сюда, колеблющийся между двумя крайностями, пока один не удержался".

Склонен ли кто-то рисковать или полностью избегать риска, имеет центральное значение для ряда психических расстройств. Люди с депрессией, тревогой и ОКР склонны к избеганию; люди с зависимостью или расстройствами азартных игр склонны рисковать нездоровыми способами.

Стимуляция мозга при этих состояниях уже нацелена на орбитофронтальную кору, но область велика, и эффекты лечения непостоянны. Знание точно того, какие меньшие области управляют каким поведением, может сделать эту стимуляцию намного более целевой и эффективной.

В соответствующем испытании в UCSF, возглавляемом Эндрю Мозесом Ли, М.Д., Ph.D., и Эндрю Кристалом, М.Д., исследователи стимулировали мозговые волокна, которые соединяются с той же областью, которую Старквезер показала, что управляет избеганием. Это лечение может помочь пациенту с тяжелым, устойчивым к лечению ОКР принимать более сбалансированные решения в реальном времени - разницу, которую можно зафиксировать в производительности в игре Старквезер.

"Прямо сейчас психиатрия в основном полагается на вопрос о том, как люди себя чувствуют", - сказала Старквезер. "Я хочу дать ей что-то более объективное: реальную, измеримую подпись того, как мозг человека взвешивает риск, чтобы лечение могло нацелиться на конкретную цепь, которая неправильная, в дополнение к оценке настроения".