Проект важен для понимания работы мозга, разработки нейротехнологий и изучения заболеваний, связанных с нарушением когнитивных функций.
Международная команда нейробиологов под руководством Принстонского университета создала первую детальную карту мозга мышей, показывающую, как распределяются решения на уровне отдельных нейронов. В исследовании участвовали 22 лаборатории по США и Европе, которые отслеживали активность более 620 000 нейронов в 279 областях мозга у 139 мышей. Результаты опубликованы 3 сентября в журнале Nature и представляют беспрецедентное понимание того, как мозг принимает решения.
До этого ученые изучали только отдельные области мозга, сосредотачиваясь на небольших кластерах нейронов.
«Но этот метод ошибочен», — отмечает Илана Виттен, профессор нейробиологии в Принстоне. «Мозг постоянно принимает решения, и оказалось, что в процесс вовлечены десятки областей, а не одна или две».
Для исследования нейробиологи использовали задачу с рулевым колесом: мыши перемещали кружки на экране в центр, чтобы получить награду. Иногда кружки были едва видны, и животные должны были опираться на прошлый опыт, что позволяло ученым изучать влияние ожиданий на решения.
Активность нейронов фиксировали с помощью электродов высокой плотности, которые позволяли одновременно отслеживать сотни клеток в разных областях мозга. Каждая лаборатория контролировала определенный участок, а затем данные объединили в единый массив.
Визуализированную карту составили из 75 тысяч нейронов активных по всему мозгу взрослой мыши на разных этапах выполнения решения. Размер точек на видео отражает среднюю скорость действия клетки, так что большие точки указывают на более активные нейроны. Цвет каждой точки представляет собой различную группу родственных областей мозга.
«Один из важных выводов заключается в том, что принятие решений распределено по всему мозгу, включая области, которые мы раньше считали не вовлеченными», — поясняет Виттен.
Это показывает, что принятие решений не сосредоточено в одной области мозга, а распределено по сложным сетям, где разные участки взаимодействуют друг с другом.
Результаты показывают, что даже области, традиционно связанные с движением, участвуют в когнитивных процессах. Это меняет представление о том, как мозг интегрирует информацию и координирует действия. Работа также демонстрирует, что изучение мозга требует масштабного сотрудничества: только совместные усилия позволили охватить почти весь мозг мыши с одноклеточной точностью.
«Карта мозга впечатляет, но это только начало. IBL продемонстрировала, что глобальная команда ученых может объединиться, достигнув результатов, которые недоступны одной лаборатории», — говорит Татьяна Энгель, профессор нейробиологии.
Уникальный набор данных, собранный в рамках проекта Международной мозговой лаборатории (IBL), станет ресурсом для дальнейших исследований, позволяя другим ученым проверять новые гипотезы о принятии решений и выявлять неизвестные механизмы работы мозга.
Создание такой карты также стало технологическим прорывом. Объединение данных из 22 лабораторий потребовало стандартизации методов, строгого контроля качества и разработки единых аналитических конвейеров. Кроме того, использование сложной задачи с рулевым колесом позволило исследователям изучать не только реакцию на визуальные стимулы, но и роль памяти и ожиданий в поведении животных.
Проект показывает, что решения в мозге не локализованы в отдельных «кластерах», а являются продуктом скоординированной работы множества областей, включая те, которые ранее считались задействованными лишь в движении. Этот вывод имеет важное значение для понимания когнитивных процессов, разработки нейротехнологий и изучения заболеваний мозга, связанных с нарушением принятия решений.