Розширені зіниці та активність префронтальної кори видали готовність діяти

Коли людина вирішує вчинити якусь дію, її зіниці збільшуються, а активність префронтальної кори підвищується ще до здійснення прийнятого рішення, з'ясували швейцарські вчені. На підставі цього вони уклали, що мозок, передбачаючи фізичне зусилля, активує системи, необхідні для його реалізації, заздалегідь: до таких систем дослідники віднесли дорсомедіальну частину префронтальної кори головного мозку і норадренергічну систему, про збудження якої свідчить розширення зіниці. Препринт роботи опубліковано на сайті bioRxiv.org.

Коли людина здійснює заплановану дію, під впливом норадреналіну у неї розширюються зіниці, а також зростає активність дорсомедіальної частини префронтальної кори головного мозку, яка відповідає за прийняття рішень та емоції. При цьому про те, які нейрофізіологічні процеси супроводжують роздуми про вчинення дії в майбутньому, відомо мало: імовірно, однак, механізми планування і вчинення дії все ж можуть бути схожими.

Щоб вивчити це питання детальніше, Ірма Курніван (Irma Kurniawan) з Цюріхського центру нейроекономіки та її колеги провели експеримент, в якому взяли участь 49 осіб. В експерименті вчені використовували динамометр - прилад, призначений для вимірювання сили. Спочатку кожен випробовуваний навчився стискати динамометр правою і лівою рукою на 10-90 відсотків від своєї максимальної сили: на основі сили стиснення визначався рівень. По заповненню кольором вертикальної шкали на необхідну кількість поділів випробовуваний розумів, чи достатньо він стиснув прилад. Щоб запобігти м'язовій втомі, учасники виконували завдання поперемінно лівою і правою рукою. Всього кожен виконав десять підходів по п'ять стиснень.

Потім вчені проводили фМРТ мозку учасників і вимірювали діаметр зіниці за допомогою сумісного айтрекера. Під час сканування учасники вибирали один з двох варіантів стиснення динамометра, який вони готові були виконати через 30-60 хвилин після сканування. Перший варіант вимагав зусиль: учасники сподівалися стиснути динамометр до рівня від чотирьох до дев'яти, за кожен такий вибір вони отримували від 0,5 до 10 швейцарських франків. Другий варіант передбачав стиснення до першого рівня - за нього учасники отримували 30 або 40 відсотків від винагороди. Після сканування випробовувані виконали вісім випадкових рішень з тих, які вони прийняли, перебуваючи в сканері.

Виявилося, учасники здійснювали вибір на основі співвідношення зусиль до величини нагороди, але при цьому вони витрачали менше часу на рішення на користь варіанту, що вимагає докладання зусиль (p < 0,0001). Також при виборі цього варіанту швидкість збільшення зіниці та активність дорсомедіальної префронтальної кори були вищими, ніж при виборі варіанту, що не потребує зусилля (p < 0,01). Ефекти, що спостерігаються в дорсомедіальному префронтальному корі і зіниці, не залежали від цінності нагороди, а тільки від наміру зробити зусилля (p < 0,05).

Автори уклали, що мозок, передбачаючи фізичне зусилля, активує системи, необхідні для його реалізації, заздалегідь: варто людині задуматися про те, щоб зробити якусь дію, як мозок вже активує префронтальну кору і норадренергічну систему. Як припустили дослідники, саме ця реакція змушує людину не відступати від своїх намірів через час і здійснювати задумане.

Системи мозку, задіяні в прийнятті рішень, також пов'язані з емоційною сферою, тому вони не тільки спонукають до активності, але і формують настрій людини. Так, особливості роботи системи винагороди допомогли швейцарським вченим передбачити повернення депресії у пацієнтів у ремісії.