В предыдущем исследовании, проведенном в Массачусетском технологическом институте, старший автор обнаружил, что этот всплеск активности мозга в дорсолатеральном полосатом теле коррелировал с тем, насколько привычным было бегать в лабиринте для крыс. Было обнаружено, что активность усиливается в начале и в конце пробега по лабиринту.
Для этого исследования исследователи стремились управлять этим всплеском активности мозга у крыс, используя метод, называемый оптогенетикой.
С помощью этого метода нейроны (клетки мозга) в дорсолатеральном полосатом теле, которые, как было установлено, связаны с формированием привычек, можно возбуждать или подавлять с помощью света. Оптогенетика позволяет клеткам мозга безболезненно выражать рецептор, чувствительный к свету.
Мигающий синий свет возбуждает клетки мозга, а мигающий желтый свет блокирует клетки и отключает их.
Используя задачи по бегу в лабиринте, крыс обучили бегать по лабиринту в форме креста. (В лабиринте была только одна крыса).
Крысы начинали в одной из двух стартовых ветвей, бежали с одного конца креста и бежали к центральной точке принятия решения. Их учили поворачивать влево или вправо и бежать до конца, где ждала награда из сахарных гранул; только одна рука креста попала в наживку с наградой. Как только животные начали пробегать лабиринт и повернули в правильном направлении, где находилась награда, они получили награду из сахарных гранул.
После того, как крысы научились тренироваться в лабиринте, был включен оптогенетический компонент использования мигающих цветных огней для управления активностью дорсолатерального полосатого тела.
Когда клетки дорсолатерального полосатого тела возбуждались всего на полсекунды, когда крысы начинали свой бег, крысы бегали более энергично и обычно по всему лабиринту. Привычка сформировалась, как только крысы побежали к центру крестообразного лабиринта и сразу же повернулись в том направлении, где находилась награда.
Животные больше не останавливались в центре, чтобы оглянуться, когда знали, куда идти.
Напротив, когда клетки были заблокированы, крысы работали медленно и, казалось, полностью утратили свою привычку.
Добравшись до центра крестообразного лабиринта, они останавливались и часто оборачивались, как бы размышляя, прежде чем, в конце концов, сделать свой выбор. Что еще более поразительно, исследователи также проверили, насколько животные привычны, заменив вкусную награду чем-то невкусным. В этом случае возбуждение заставляло крыс продолжать бегать по привычке для достижения теперь уже неприятного результата, в то время как торможение заставляло крыс по существу отказываться бежать, когда от этого не было никакой награды.
Когда исследователи применили световые манипуляции в середине пробежек в другой день, эффект был незначительным. Когда крысы уже привели в движение полную последовательность действий – бег, поворот и остановку – эта привычка, казалось, диктовала их действия, как если бы они были на автопилоте.
"Наши результаты показывают, как привычки можно контролировать в крошечном временном окне, когда они впервые приводятся в действие. Сила активности мозга в этом окне определяет, станет ли полное поведение привычкой или нет », – пояснил старший автор, Кайл С. Смит, доцент и руководитель аспирантуры кафедры психологии и науки о мозге в Дартмуте, чья лаборатория специализируется на нейробиологии вознаграждения и действия. «Результаты демонстрируют, как активность в дорсолатеральном полосатом теле при формировании привычек действительно влияет на то, насколько животные привычны, что свидетельствует о причинно-следственной связи», – добавил он.
Получение лучшего понимания конкретной роли, которую дорсолатеральное полосатое тело играет в памяти о привычках и другом поведении, имеет решающее значение. Было обнаружено, что повреждение этой области мозга связано с болезнью Паркинсона, нейродегенеративным заболеванием, которое часто влияет на движения тела. В исследовании исследователи объясняют, как определение временного окна, определяющего, когда формируются привычки, может быть использовано при «разработке стратегий вмешательства для людей с устойчивым к лечению компульсивным поведением."