Исследование: нейроны работают как команда, обрабатывая социальные взаимодействия

Исследователи обнаружили, что часть мозга, связанная с рабочей памятью и мультисенсорной интеграцией, также может играть важную роль в том, как мозг обрабатывает социальные сигналы. Предыдущие исследования показали, что нейроны вентролатеральной префронтальной коры (VLPFC) интегрируют лица и голоса, но новое исследование, опубликованное в Journal of Neuroscience, показывает, что нейроны VLPFC играют роль в обработке как личности «говорящего», так и выражение, передаваемое мимикой и вокализацией.

 

«Мы до сих пор не до конца понимаем, как комбинируется лицевая и голосовая информация и какая информация обрабатывается различными областями мозга». Однако эти результаты подтверждают, что VLPFC является критическим узлом в сети социальных коммуникаций, который обрабатывает выражения лица, вокализацию и социальные сигналы», — объясняет автор исследования Лизабет Романски из Рочестерского университета.

 

VLPFC — это область мозга, которая увеличена у приматов, включая человека и макак. В этом исследовании ученые показали макакам-резусам короткие видеоролики, на которых другие макаки издавали дружелюбные, агрессивные или нейтральные выражения. Они записали активность более 400 нейронов в VLPFC и обнаружили, что по отдельности клетки не проявляют сильных категоричных ответов на выражения или личности макак на видео. 

 

Однако, когда исследователи объединили нейроны в популяцию, модель машинного обучения можно было обучить расшифровывать выражения и идентичность в видео, основываясь только на моделях нейронной активности, что позволяет предположить, что нейроны коллективно реагировали на эти переменные. В целом активность популяции нейронов VLPFC в первую очередь диктовалась личностью макаки на видео. Эти результаты позволяют предположить, что VLPFC является ключевой областью мозга, отвечающей за обработку социальных сигналов. 

 

«В нашем исследовании мы использовали динамичные, насыщенные информацией стимулы, и реакции, которые мы видели от отдельных нейронов, были очень сложными. Поначалу было трудно разобраться в данных», — говорит ведущий автор исследования Кешов Шарма. «Только когда мы изучили, как активность населения коррелирует с социальной информацией в наших стимулах, мы обнаружили последовательную структуру. Для нас это было все равно, что вместо путаницы деревьев наконец увидеть лес». Шарма и Романски надеются, что их подход побудит других проанализировать активность населения при изучении того, как лица и голоса интегрируются в мозге.

 

Понимание того, как префронтальная кора обрабатывает слуховую и зрительную информацию, является краеугольным камнем лаборатории Романски. Этот процесс необходим для распознавания объектов по зрению, а также по звуку, и необходим для эффективного общения. В предыдущем исследовании лаборатория Романски определила VLPFC как область мозга, отвечающую за поддержание и интеграцию лицевой и голосовой информации во время рабочей памяти. Этот объем исследований указывает на важность этой области мозга в более широкой цепи, лежащей в основе социальной коммуникации.

 

«Знание того, какие функции популяции нейронов извлекают из лицевых и голосовых стимулов и как эти функции обычно интегрируются, поможет нам понять, что может быть изменено при речевых и коммуникативных расстройствах, включая расстройства аутистического спектра, когда несколько сенсорных стимулов могут не сочетаться оптимально», — говорит Романски.