Исследование конфигурационного обучения

Руководитель направления – Б.В. Чернышев.

Исследование проводится в сотрудничестве с Институтом перспективных исследований мозга МГУ

В классических исследованиях ассоциативного обучения и условнорефлекторной дифференцировки, как правило, применяются простые стимулы, в которых значимым является лишь один стимульный параметр: например, стимулами могут быть низкий и высокий звуковой тон, или зеленый и красный цвет. Однако, в отличие от искусственных экспериментальных условий, в реальности при ассоциативном обучении и человек, и животные с высокоразвитым мозгом часто ориентируются на сложные стимульные конфигурации, а не на отдельные элементные признаки: это связано с тем, что конфигурации, как правило, имеют большую адаптивную ценность. Конфигурации воспринимаются как гештальт. Способность запоминать сложные стимулы считается самой ранней формой сознания [Razran, 1971; Bronfman et al., 2016; Ginsburg and Jablonka, 2019].

Дж. Руди и Р. Сазерленд выдвинули конфигурационную ассоциативную теорию, согласно которой гиппокамп вовлечен в формирование конфигурационных репрезентаций комплексных стимулов [Rudy and Sutherland, 1995; Sutherland and Rudy, 1989]. Гиппокамп обеспечивает мультимодальное связывание элементов комплексного стимула в конфигурацию на основе отношений и пространственного расположения стимульных элементов [Eichenbaum and Cohen, 2014; Monti et al., 2015]. Однако многие области новой коры – такие как префронтальная, заднетеменная, ретросплениальная, медиальная височная, и др. – тоже вовлечены в этот процесс. И до сих пор не ясно, как реализуется взаимодействие между гиппокампом и новой корой при системной консолидации памяти.

Многие исследования конфигурационного обучения выполнялись на животных, однако есть исследования и на человеке [Stout et al., 2019; Zheng et al., 2019; Cashdollar et al., 2009; Fuentemilla et al., 2010; Poch et al., 2011; Olsen et al., 2013 и др.]. Вопреки классическим представлениям о системной консолидации, вовлечение новой коры полушарий было выявлено у человека сразу после обучения – однако динамику консолидации на человеке никто не исследовал, да и на животных таких исследований крайне мало.

Основанием для данного исследования послужили эксперименты на мышах, в которых было показано, что только ассоциативное обучение сложным стимулам – но не элементным – вызывает специфическую активацию в гиппокампе, которую оценивали по экспрессии c-fos в гиппокампе [Ивашкина и др., 2020].

Наше исследование направлено на то, чтобы с помощью регистрации магнитоэнцефалограммы выявить различия мозговых механизмов конфигурационного и элементного обучения. В отличие от всех предыдущих исследований на людях, мы используем межмодальные комплексные стимулы. Эксперимент проводится дважды на каждом участнике: сначала осуществляется выработка дифференцировочного ассоциативного обучения с комплексными и элементными стимулами, а через семь дней проводится повторный эксперимент с целью выявить изменения, развивающиеся входе системной консолидации. Ход обучения контролируется по поведенческим и вегетативным показателям. Анализ магнитоэнцефалограммы прежде всего направлен на изучение мощности осцилляций в тета-диапазоне, а также в гамма-диапазоне [Brincat and Miller, 2015; Cashdollar et al., 2009; Fuentemilla et al., 2010 и др.].

Публикации

• Б.В. Чернышев, В.Л. Ушаков, Л.А. Позняк Поиск нейрофизиологических механизмов конфигурационного обучения // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2024. Т.74. № 2 (в печати).