Ученые впервые наблюдали синхронизацию мозгов обезьян

Американские ученые впервые проследили за синхронизированной работой мозга обезьян при наблюдении за действиями друг друга. Они выяснили, что такая синхронизация регулируется местом в иерархии обезьяны-агента и обезьяны-наблюдателя, а также их положением в пространстве и относительно друг друга. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в Scientific Reports.

Наблюдение и имитация служат основными формами обучения среди социальных животных. К ним относятся, например, приматы — в том числе и люди, эффективность раннего развития которых во многом зависит от их наблюдения за взрослыми. Важную роль в обучении при наблюдении играют зеркальные нейроны — совокупность нервных клеток, расположенных в различных участках головного мозга и активных как при наблюдении за действием, так и при его выполнении.

У обезьян зеркальные нейроны были обнаружены в нижней лобной извилине и нижней части теменных долей, и позволили хорошо изучать физиологические механизмы процесса подражания. Большинство подобных исследований с участием обезьян, однако, сосредоточены на изучении мозговой активности одной особи: при наблюдении за агентом-человеком или агентом-обезьяной и дальнейшим повторением действия. До сих пор ученым не удавалось проследить за возможным паттерном синхронизации мозговой активности обезьяны-агента и наблюдателя (или имитатора).

Исправить это решили ученые из Университета Дьюка под руководством Мигеля Николелиса (Miguel A.L. Nicolelis). Для этого они провели эксперимент, в котором приняли участие две обезьяны: одна особь (в эксперименте участвовали самки) сидела не неподвижном стуле, а другая перемещалась по комнате в управляемом кресле. Траектория движения стула второй обезьяны была запрограммирована, путь пролегал от стартовой точки к тарелке с виноградом; первая обезьяна (наблюдатель) была обучена следить за второй, так как при достижении обезьяны в кресле винограда она получала угощение. Активность мозга обезьян записывали при помощи вживленных электродов.

В ходе эксперимента ученые измерили межмозговую кортикальную синхронизацию (interbrain cortical synchronization, сокращенно ICS) мозгов обезьяны-наблюдателя и обезьяны-агента. Они выяснили, что корреляция между активностью моторной и премоторной коры (также участки активности зеркальных нейронов) обезьян во время наблюдения зависит от места агента и наблюдателя в иерархии: когда агент была выше в иерархии, чем наблюдатель, мозги обезьян синхронизировались сильнее. Кроме того, синхронизация такой активности также зависела от параметров движения обезьяны-агента, а именно — от расположения двигающего стула в пространстве и относительно обезьяны-наблюдателя и конечной цели — тарелки с виноградом.

Примечательно, что наибольшая синхронизация нейронной активности между двумя обезьянами наблюдалась тогда, когда они приближались друг к другу на расстояние вытянутой руки. Это позволило ученым прийти к выводу, что синхронизация мозговой активности при наблюдении объясняется особенностями социального взаимодействия между двумя особями. В дальнейшем это позволит не только улучшить понимание роли моторных участков головного мозга в налаживании социальных связей, но и помочь в клинических исследованиях расстройств, в симптомы которых входят нарушения социального взаимодействия, например, аутизма.

Синхронизация мозговой активности происходит и при оценке субъективных ощущений наблюдателем: например, недавно ученые выяснили, что мозг мужчин синхронизируется с мозгом их испытывающих боль партнерш в мю-диопазоне тогда, когда они держат их за руку.