Примечание редактора: Мнения, выраженные в этом комментарии, принадлежат исключительно автору. CNN демонстрирует работу The Conversation, сотрудничества журналистов и ученых для предоставления новостного анализа и комментариев. Контент создается исключительно The Conversation.
Мы смастерили нашу первую машину для грызунов из пластикового контейнера из-под хлопьев. После проб и ошибок мы с коллегами обнаружили, что крысы могут научиться ехать вперед, схватившись за небольшую проволоку, которая действовала как педаль газа. Вскоре они уже управляли автомобилем с удивительной точностью, чтобы добраться до угощения Froot Loop.
Как и ожидалось, крысы, размещенные в обогащенной среде — полной игрушек, пространства и компаньонов — научились водить быстрее, чем те, что находились в стандартных клетках. Это открытие подтвердило идею о том, что сложная среда повышает нейропластичность: способность мозга меняться на протяжении всей жизни в ответ на требования окружающей среды.
После того, как мы опубликовали наше исследование, история о вождении крыс стала вирусной в СМИ. Проект продолжается в моей лаборатории с новыми, улучшенными транспортными средствами, управляемыми крысами, или ROV, разработанными профессором робототехники Джоном Макманусом и его студентами. Эти улучшенные электрические ROV — с проводкой, защищенной от крыс, неразрушаемыми шинами и эргономичными рычагами управления — похожи на версию Cybertruck от Tesla для грызунов.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Новые знания о когнитивной гибкости на примере обучения мышей
Как нейробиолог, выступающий за размещение и тестирование лабораторных животных в естественной среде обитания, я нашел забавным наблюдать, насколько далеко мы отклонились от моей лабораторной практики в этом проекте. Крысы обычно предпочитают грязь, палки и камни пластиковым предметам. Теперь мы заставили их ездить на машинах.
Но люди также не эволюционировали, чтобы водить. Хотя у наших древних предков не было автомобилей, у них был гибкий мозг, который позволил им приобретать новые навыки – огонь, язык, каменные орудия и сельское хозяйство. И некоторое время спустя после изобретения колеса люди создали автомобили.
Хотя автомобили, созданные для крыс, далеки от всего, с чем они могли бы столкнуться в дикой природе, мы сочли, что вождение представляет собой интересный способ изучения того, как грызуны приобретают новые навыки. Неожиданно мы обнаружили, что у крыс была сильная мотивация к обучению вождению, они часто запрыгивали в машину и нажимали «двигатель рычага» еще до того, как их транспортное средство выезжало на дорогу. Почему?
Новое место назначения радости
Концепции из вводных учебников по психологии приобрели новое практическое измерение в нашей лаборатории вождения грызунов. Опираясь на фундаментальные подходы к обучению, такие как оперантное обусловливание, которое усиливает целевое поведение посредством стратегических стимулов, мы обучали крыс шаг за шагом в их программах обучения вождению.
Сначала они учились базовым движениям, таким как залезание в машину и нажатие рычага. Но с практикой эти простые действия превратились в более сложные действия, такие как управление автомобилем в определенном направлении.
Однажды утром во время пандемии крысы научили меня чему-то важному.
Это было лето 2020 года, период, отмеченный эмоциональной изоляцией почти для всех на планете, даже для лабораторных крыс. Когда я вошел в лабораторию, я заметил нечто необычное: три обученные водить крысы с нетерпением подбежали к краю клетки, подпрыгивая, как это делает моя собака, когда ее спрашивают, хочет ли она прогуляться.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Нахождение радости в мелочах действительно может принести пользу вашему благополучию, — объясняет психолог
Всегда ли крысы так делали, а я просто не замечал? Они просто хотели Froot Loop или предвкушали саму поездку? В любом случае, они, похоже, чувствовали что-то позитивное — возможно, волнение и предвкушение.
Поведение, связанное с положительным опытом, ассоциируется с радостью у людей, но что насчет крыс? Видел ли я что-то похожее на радость у крысы? Может быть, так, учитывая, что исследования нейронауки все чаще указывают на то, что радость и положительные эмоции играют важную роль в здоровье как людей, так и животных.
При этом мы с командой переключили внимание с таких тем, как влияние хронического стресса на мозг, на то, как позитивные события и ожидание этих событий формируют нейронные функции.
Работая с постдокторантом Китти Хартвигсен, я разработал новый протокол, который использовал периоды ожидания для усиления предвкушения перед позитивным событием. Привнеся в смесь павловское обусловливание, крысы должны были ждать 15 минут после того, как в их клетку помещали блок Lego, прежде чем они получали Froot Loop. Им также приходилось ждать в своей транспортной клетке несколько минут, прежде чем войти в Rat Park, свою игровую площадку. Мы также добавили задачи, например, заставили их очистить семена подсолнечника перед едой.
Это стало нашей исследовательской программой Wait For It. Мы назвали эту новую линию исследований UPERs — непредсказуемые реакции на позитивный опыт — где крыс обучали ждать вознаграждения. Напротив, контрольные крысы получали свое вознаграждение немедленно. Примерно через месяц обучения мы подвергаем крыс различным тестам, чтобы определить, как ожидание позитивного опыта влияет на их обучение и поведение. В настоящее время мы заглядываем в их мозг, чтобы составить карту нейронных следов длительного позитивного опыта.
Предварительные результаты показывают, что крысы, которым необходимо было ждать награды, демонстрируют признаки перехода от пессимистического когнитивного стиля к оптимистическому в тесте, разработанном для измерения оптимизма грызунов. Они лучше справлялись с когнитивными задачами и были смелее в своих стратегиях решения проблем. Мы связали эту программу с более широким интересом нашей лаборатории к поведенческой евтикалии, термин, который я придумал, чтобы предположить, что опыт может изменять химию мозга подобно фармацевтическим препаратам.
Это исследование дает дополнительные данные в поддержку того, как ожидание может подкреплять поведение. Предыдущая работа с лабораторными крысами показала, что крысы, нажимающие на рычаг для получения кокаина — стимулятора, который увеличивает активацию дофамина — уже испытывают всплеск дофамина, поскольку они ожидают дозу кокаина.
Сказка о крысиных хвостах
Наше внимание привлекло не только влияние ожидания на поведение крыс. Однажды студент заметил нечто странное: у одной из крыс в группе, обученной ожидать позитивного опыта, хвост был поднят вверх с изгибом на конце, напоминающим ручку старомодного зонтика.
Я никогда не видел этого за десятилетия работы с крысами. Просмотрев видеоматериалы, мы обнаружили, что крысы, обученные предвосхищать позитивный опыт, с большей вероятностью держали хвосты высоко, чем необученные крысы. Но что именно это означало?
Любопытствуя, я опубликовал фотографию поведения в социальных сетях. Коллеги-нейробиологи определили это как более мягкую форму того, что называется хвостом Штрауба, обычно наблюдаемую у крыс, которым давали опиоид морфин. Этот S-образный завиток также связан с дофамином. Когда дофамин блокируется, поведение хвоста Штрауба стихает.
Естественные формы опиатов и дофамина — ключевые игроки в мозговых путях, которые уменьшают боль и усиливают вознаграждение — кажутся явными ингредиентами поднятых хвостов в нашей программе обучения предвкушению. Наблюдение за положением хвоста у крыс добавляет новый уровень к нашему пониманию эмоционального выражения крыс, напоминая нам, что эмоции выражаются по всему телу.
Хотя мы не можем напрямую спросить крыс, нравится ли им водить машину, мы разработали поведенческий тест для оценки их мотивации к вождению. На этот раз, вместо того, чтобы дать крысам возможность просто доехать до Froot Loop Tree, они также могли проделать более короткий путь пешком — или на лапе, в данном случае.
Удивительно, но две из трех крыс выбрали менее эффективный путь — отвернуться от награды и побежать к машине, чтобы доехать до своего пункта назначения Froot Loop. Этот ответ говорит о том, что крысы наслаждаются как путешествием, так и наградным пунктом назначения.
Уроки крыс о том, как наслаждаться путешествием
Мы не единственная команда, исследующая положительные эмоции у животных.
Нейробиолог Яак Панксепп прославился тем, что щекотал крыс, демонстрируя их способность радоваться.
Исследования также показали, что желательная среда с низким уровнем стресса для крыс перенастраивает цепи вознаграждения их мозга, такие как прилежащее ядро. Когда животных размещают в благоприятной среде, область прилежащего ядра, которая реагирует на аппетитные переживания, расширяется. С другой стороны, когда крыс размещают в стрессовых ситуациях, зоны страха в прилежащем ядре расширяются. Это как если бы мозг был пианино, которое может настраивать окружающая среда.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Как избавиться от «фомо» и развить «джомо» — радость от упущенной возможности
Нейробиолог Курт Рихтер также высказался за то, чтобы у крыс была надежда. В исследовании, которое сегодня не было бы разрешено, крысы плавали в стеклянных цилиндрах, наполненных водой, и в конечном итоге тонули от истощения, если их не спасали. Лабораторные крысы, которых часто брали на руки люди, плавали от нескольких часов до нескольких дней. Дикие крысы сдавались уже через несколько минут. Однако, если диких крыс спасали ненадолго, их время выживания значительно увеличивалось, иногда на несколько дней. Казалось, что спасение давало крысам надежду и подстегивало их.
Получайте еженедельную рассылку CNN Health
- Зарегистрируйтесь здесь, чтобы каждую пятницу получать программу «Результаты известны» с доктором Санджаем Гуптой от команды CNN Health.
Проект driving rats открыл новые и неожиданные двери в моей исследовательской лаборатории поведенческой нейробиологии. Хотя изучение негативных эмоций, таких как страх и стресс, жизненно важно, позитивный опыт также формирует мозг значительным образом.
Поскольку животные — люди или нет — ориентируются в непредсказуемости жизни, ожидание позитивного опыта помогает поддерживать настойчивость в поиске жизненных наград. В мире немедленного удовлетворения эти крысы предлагают понимание нейронных принципов, управляющих повседневным поведением. Вместо того чтобы нажимать кнопки для мгновенного вознаграждения, они напоминают нам, что планирование, предвкушение и наслаждение поездкой могут быть ключом к здоровому мозгу. Это урок, которому меня хорошо научили мои лабораторные крысы.
