Учените са изградили компютърна „мозъчна верига“ или изкуствена невронна мрежа, която отразява човешките процеси на вземане на решения и хвърля светлина върху това как веригите могат да бъдат променени при психиатрични заболявания, ново проучване, публикувано днес в докладите на eLife.

промененото

Моделът идентифицира потенциален механизъм за нарушено вземане на решения, който често се наблюдава при шизофрения, включващ намалената активност на молекулите в мозъка, наречени NDMA рецептори. Тези резултати дават нова представа, която може да информира за развитието на бъдещи лечения за невропсихични състояния.

„Основното предизвикателство в психиатрията е да се свържат промените, които се случват в нервните синапси в мозъка, с когнитивните процеси, които причиняват симптоми на разстройства като шизофрения“, обяснява водещият автор д-р Шон Кавана, който е студент по MBPhD на площада на UCL Queen Институт по неврология, Лондон, Великобритания. "Изчислителното моделиране на мозъчни вериги може да запълни тези пропуски. Чрез промяна на модела на веригата на ниво синапс, можете да правите прогнози за нервната активност и поведения и след това да ги тествате експериментално."

Екипът изгради модел, който възпроизвежда как мозъкът натрупва доказателства и взема решение. Видовете решения, от които се интересуваха, бяха тези, които включват комбиниране на множество информация. Например, когато решаваме къде да отидем на почивка, трябва да комбинираме информация за много фактори, включително разходите, времето и културното преживяване. Първоначално екипът искаше да види дали техният компютърен модел показва същото пристрастие при вземането на решения, което здравите хора показват при този вид избор, наречен „пристрастие към вариацията“. Това описва как хората са склонни да избират варианти с по-променливи доказателства. Например, когато планират почивка и са изправени пред две възможности, хората обикновено предпочитат почивка, която е много привлекателна в един атрибут, но по-малко в друг (скъпа цена, но отлично време), в сравнение с друга почивка, която е посредствена във всички атрибути (приемлива цена и приемливо време).

Изследователите започнаха, като поставиха задача за вземане на решения за две макаки маймуни и записаха модела на поведението им. На маймуните бяха представени две серии от осем ленти, по една от двете страни на екрана на компютъра, и те трябваше да решат коя страна има средната височина по-висока. Маймуните взеха решения въз основа на близо 30 000 набора информация, а изследователите проучиха ефекта от времето и променливостта на доказателствата върху избора на маймуните. Те открили, че както при хората, маймуните обикновено предпочитат да избират варианти с по-голяма вариативност на доказателствата.

За да изследва мозъчните процеси, които са в основата на това предпочитание, екипът изгради компютърно базиран модел на веригата. Този модел включва две групи възбуждащи нервни клетки (неврони), назначени или на дясната, или на лявата опция, така че високата активност в една група сигнализира за решение към тази опция. И двете групи неврони също са свързани с инхибиторни неврони, които противодействат и балансират дейността на възбуждащите неврони. След това веригата беше тествана със същите задачи за вземане на решения като маймуните и беше показано, че може да възпроизведе същото пристрастие, което маймуните са използвали (и което хората използват), за да вземат решения.

За да разбере как тези процеси на вземане на решения могат да бъдат нарушени при невропсихиатрични заболявания като шизофрения, екипът намали активността на синаптичните NMDA рецептори, които свързват невроните във всяка възбуждаща и инхибиторна група. Те откриха, че ефективността на вземане на решения в модела зависи от баланса между възбуждане и инхибиране, което от своя страна е повлияно от относителните промени в NDMA рецепторите на двете групи неврони.

Известно е, че лекарството кетамин блокира NDMA рецепторите и се използва като експериментален модел на шизофрения, тъй като временно възпроизвежда много от симптомите на шизофрения при здрави хора. За да провери дали прогнозите от модела са в съответствие с поведенческите промени, екипът изучава ефектите на кетамина върху вземането на решения на маймуните. Въпреки че маймуните станаха по-малко точни при вземането на решения след кетамин, те запазиха същата пристрастия за вариация. В компютърния модел тази промяна в поведението за вземане на решения е в съответствие с понижен баланс на възбуждане/инхибиране.

Взети заедно, това предполага, че промените в поведението при вземане на решения, наблюдавани при шизофрения и други разстройства, могат да възникнат от намалена активност на NMDA рецепторите, присъстващи на възбуждащите неврони. Екипът се надява това прозрение да проправи пътя за разработване на нови лечения.

„Пристрастията при вземане на решения могат да бъдат характеристики на нормалното поведение или дефицити, залегнали в основата на невропсихиатричните симптоми“, заключава старшият автор Стив Кенърли, професор по когнитивна неврология в UCL Queen Square Institute of Neurology. "Разработването на механистични отчети за неврологичните заболявания е много предизвикателно, изисква добре проектирани експериментални задачи, нормални спрямо ненормални неврологични групи и изчислително моделиране. Това проучване беше възможно само в сътрудничество с Оксфордския университет (д-р Лорънс Хънт) и Йейлския университет (Dr. Норман Лам; професор Джон Мъри). Нашите резултати предоставят механизъм на ниво верига, който свързва от синаптично до поведенческо ниво при невропсихиатрични разстройства, където пристрастията при вземането на решения са видни. "