Основное исследование открывает окно в мозг, когда появляется эмоция впервые

Что такое эмоцииДействительно? И зачем у нас их?

Проще говоря, эмоции – это нематериальные ответы на то, что мы видим вокруг нас. Они возникают спонтанно, без сознания.

Эмоции позволили ранним людям эффективно уклоняться от опасностей, когда они исследовали мир вокруг них. В то время как мир и наша жизнь в нем сегодня очень отличаются, чем то, как они были для наших предков, наши эмоции не изменились.

Однако, несмотря на то, что ученые все еще настолько фундаментальны для нашего выживания как вида, ученые все еще объединяют, как возникают эмоции в нашем мозге. В исследовании, недавно опубликованном в НаукаФактически, ученые только что сообщили о картировании паттернов активности в масштабах мозга, которые вызывают эмоции.

Команда обнаружила, что после того, как эмоция была запущена, она пережила триггер, который вызвал его в первую очередь. Если это звучит знакомо, то это потому, что вы чувствуете, когда вы случайно загрязняете ноги, сжигаете руку, и даже когда вы наслаждаетесь любимым ароматом мороженого.

Во всех этих примерах существует входящая сенсорная информация, которая вызывает эмоциональный ответ, в то время как хорошее или плохое чувство длится даже после того, как часть тела была рефлексивно отступана или после завершения мороженого.

Истории, спрятанные в моргании

В новом исследовании ученые во главе с Карлом Дейссеротом в Стэнфордском университете изучили, как возникли эмоции в ответ на неприятные (но не болезненные) сенсорные стимулы.

Участники были подвергнуты анализу с затяжкой для глаз: машина, называемая тонометром, взорвала светлые затяжки воздуха в левый глаз в определенных последовательностях. Каждая затяжка длилась около 60 мс, разрыв между Puffs длился 3-8 с, а весь сеанс длился 5 минут. Ученые различали разрыв между затяжками, так что участники не рефлексивно напрягались для следующей затяжки, которую, как они знали, приближается.

В течение всего продолжительности высокоскоростная камера записала, как участники закрыли глаза, а также поведенческие и субъективные ответы.

Как и ожидалось, повторяющиеся затяжки воздуха в глаза вызвали рефлексивное мигание, когда участники инстинктивно отошли от тонометра. Они также держали глаз закрытым в течение определенной продолжительности или прищурились или быстро моргнули во время пробелов. В рамках своих субъективных отчетов участники сказали, что этот опыт был «неприятным» и «раздражающим».

Ученые набрали отдельную группу участников, которые на момент исследования были становятся стабильными в больнице Стэнфордского университета и засадили в мозге электроды, чтобы проверить эпилептические припадки. Члены этой группы, которые согласились на участие, проходили тот же анализ для EyePuff. Ученые обнаружили, что поведенческие реакции этих участников соответствовали реакциям предыдущей группы. Они также рефлексивно моргнули и держали глаза закрытыми в течение (относительно) длительных периодов.

Реальная история появилась в моделях активности мозга.

Введите: кетамин

Каждая затяжка вызывает трансляцию сигнала по всему мозгу, например, предупреждение о «новостных новостях», за которым следует более медленный, более постоянный сигнал. На этом втором этапе, основанной на данных электродов в мозге участников, ученые обнаружили, что были активированы конкретные схемы в мозге, которые были связаны с генерацией эмоционального отклика у человека.

Чтобы подтвердить эту возможность, ученые вводили кетамин некоторым из этих участников и заставили их переделать анализ затяжки для глаз. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США одобрило использование кетамина в качестве анестезии и в более низких дозах в качестве антидепрессанта. Кетамин также вызывает кратковременную диссоциацию: т.е. в течение короткого периода, он изменяет субъективные восприятия. Вводя его, команда может отделить рефлексивный отклик человека от эмоционального.

Ученые обнаружили, что подвергаются воздушным затяжкам в глазах, когда человек был на кетамине, не изменило ни первоначальное рефлексивное поведение, ни первоначальный взрыв нейронной активности в мозге. Тем не менее, это привело к тому, что последующая более медленная реакция мозга рассеивала гораздо быстрее, настолько, что волонтеры больше не описывают этот опыт как раздражающий, а как «щекочущий глазное яблоко».

В соответствии с этим «более слабым» субъективным опытом от кетамина поведение участников также изменилось. Они не моргнули и не закрывали глаза между последовательными воздушными затяжками. Вместо этого они удерживали глаза открытыми, хотя знали, что больше затяжков не было.

Известно, что кетамин блокирует датчик в мозге, чья задача заключается в интеграции сигналов, исходящих из разных углов. Это означает, что у участников, введенных кетамином, мозг, возможно, не интегрировал различные сигналы в когерентный эмоциональный ответ.

Мышей и мужчин

Несмотря на то, что у позвоночных есть мозг совершенно разных размеров и сложности, общий «план мозга» высоко сохранен. (План мозга сродни плану здания дома или квартиры.) Чтобы сосредоточиться на тех системах, ответственных за эмоции, и которые пережили эволюцию, команда Дейссерота повторила свои эксперименты с лабораторными мышами. Мыши проходили анализ по глазам, их активность мозга измеряла хирургически посаженными электродами, и вводили кетамин.

Команда заметила те же модели у мышей, что и у людей. Инъекция кетамина существенно изменила активность всплеска в некоторых нейронах, но не в других. Только те нейроны (или области мозга), координирующие вторую фазу – более медленный ответ после взрыва – были затронуты кетамином. Первоначальный взрыв никоим образом не изменился, как и с участниками человека.

Ученые также могут изучить нейронную активность после затяжки более подробно в модели мыши. Они обнаружили, что быстрые/рефлексивные ответы соответствовали резкому росту активности в некоторых областях среднего мозга. Это включало таламус, где входящие сенсорные сигналы сходятся перед тем, как их передаются, и периакедуктальный серый, который участвует в эмоциональном поведении.

Они также обнаружили, что вторая фаза нейронной активности соответствовала активности в эмоциональных центрах мозга (описанный термином зонтика «лимбические области») и лобной коры. Опять же, как и ожидалось.

Затем они рассекали паттерны активности мозга по этапам, сосредоточившись на том, как быстрое активность в областях мозга вылетала после глазного глаза, и сколько времени потребовалось, чтобы исчезнуть. Они заметили, что схемы активности в большинстве соответствующих регионов увеличивались в взрывном темпе сразу после глаза, но скорость снижения была более интересной.

Появляется шаблон

Паттерны в разных регионах замедлялись с разными скоростями, исчезая первым в областях среднего мозга и продолжаются в лобной коре. Таламус был активен как в первом, так и на втором этапе. Учитывая, что таламус является координационным центром мозга для всех сенсорных сигналов, имеет смысл, что он будет активным на первом этапе. Входящие сенсорные сигналы переходят в более высокие области мозга из коры. Таким образом, он также служил роли, так сказать, снял эстафету, и, таким образом, экологически чистую роль в временных масштабах.

Новое исследование-это первое, в котором сообщают такую дифференциальную картину в разных частях мозга по сравнению с эмоциями. На этом этапе невозможно с уверенностью сказать, каковы последствия для корковых и среднего мозга областей коры и среднего мозга.

Благодаря вычислительным моделям активности стрельбы нейрона у мыши и поведения мыши после анализа затяжки глаз, команда обнаружила, что временная масштаба нейронной активности была важным фактором, который сформировал эмоциональный ответ.

Действительно, если сенсорные сигналы рассеиваются до того, как у мозга появится возможность интегрировать информацию, человек не сможет выучить урок: «Защитите себя от этой неприятной вещи». С другой стороны, если активность мозга более сильно связана с быстрыми и медленными фазами, которые Deisseroth & Co. Наблюдается, такая активность также длится дольше, чем обычно, вызывая свои собственные проблемы. Чрезмерные состояния головного мозга коррелировали с депрессией, обсессивно-компульсивным расстройством и посттравматическим стрессовым расстройством, которые заставляют людей испытывать непрерывные или опасительные мысли и эмоции.

Помимо бинарна здоровья и заболеваний, быстрые и медленные фазы мозговой активности, выделенные в исследовании, могут выявить основы обработки информации в мозге. Люди различаются по тому, как их мозг обрабатывает информацию об окружающей среде – в свою очередь, продукт их генетического состава и их воспитание в годы их формирования.

Первые шаги

Почему у нас есть эмоции? На данный момент может быть более полезно перевернуть вопрос: что произойдет, если бы у нас их не было?

В отсутствие инстинктивной реакции, которую нам дают наши эмоции, реакция мозга будет полностью основана на анализе риска и выгод, что может быть очень трудоемким. Со временем мы изо всех сил пытались принимать решения большими и маленькими. Что мне надеть сегодня? Что я должен приготовить на ужин сегодня вечером? Что мне учиться? На кого мне жениться? Чисто рациональная мысль превратит такие вопросы в бесконечные упражнения для принятия решений без окончательного ответа.

Новое исследование показало, что происходит в мозге в первые секунды, когда эмоция укоренилась. Можно надеяться, что будущие исследования покажут конкретную информацию, кодируемую этой первичной схемой, как они кодируют разные эмоции, и как они развиваются со временем.

Д -р Reeteka Sud – нейробиолог по обучению и старший ученый в Центре мозга и разума, Департамент психиатрии, Нимханс, Бенгалор.