Ученые обнаружили, что мыши думают на уровне младенцев и показывают стратегическое мышление

Ученые обнаружили, что мыши демонстрируют стратегическое поведение при решении учебных задач, совершая исследовательские действия, которые поначалу кажутся ошибками. Это открытие не только проливает свет на то, как мыслят мыши, но и проводит параллели с невербальным обучением человека, открывая путь для дальнейших исследований нейронной основы стратегического мышления.

Эксперименты показали, что мыши проверяют гипотезы и корректируют свои стратегии в зависимости от результатов, что опровергает традиционный взгляд на ошибки животных как на простое заблуждение. Поведение, которое является «удивительно стратегическим», расширяет понимание познания животных.

Кишор Кучибхотла, нейробиолог из Университета Джонса Хопкинса, давно работает с мышами, изучая процесс обучения у людей и животных. Он задался вопросом, почему грызуны часто показывают плохие результаты в тестах, когда они знают, как показать хорошие результаты. Кучибхотла и его команда выяснили это, проведя простой эксперимент.

Оказалось, что большая часть этого разрыва между знаниями и результатами работы заключается в том, что животное занимается исследованием — «то, что оно делает, очень умно», — сказал Кучибхотла. «Трудно сказать, что животные строят гипотезы, но мы считаем, что животные, как и люди, могут строить гипотезы, проверять их и использовать для этого высшие когнитивные процессы», — добавил он.

Работа, которая углубляет понимание познания животных и может привести к выявлению нейронной основы стратегического мышления, была опубликована в журнале Current Biology. Ранее лаборатория Кучибхотлы обнаружила, что животные знают о задачах гораздо больше, чем демонстрируют в тестах.

У команды было две теории о том, что может стоять за этим пробелом. Либо мыши совершали ошибки из-за стресса, либо они делали что-то более целенаправленное: исследовали и проверяли свои знания. Чтобы выяснить это, Кучибхотла и Цзыи Жу, аспирантка, изучающая неврологию, придумали новый эксперимент.

Мыши услышали два звука. На один звук они должны были повернуть колесико влево. На другой звук они должны были повернуть колесико вправо. При правильном выполнении мыши получали вознаграждение. Исследователи заметили, что мыши, услышав один из звуков, немного поворачивали колесо влево, а затем переключались на поворот вправо, казалось бы, совершая ошибки, но на самом деле целенаправленно.

Исследователи обнаружили, что животное, исследуя местность,  использует очень простую стратегию, которая звучит так: «Я собираюсь некоторое время идти налево, разобраться в ситуации, а затем переключиться и некоторое время идти направо, — говорит Кучибхотла. — Мыши более стратегичны, чем некоторые считают». Чжу добавила, что ошибки в процессе обучения животных часто рассматриваются только как ошибки. Но новая исследовательская работа позволяет понять, что не все ошибки одинаковы.

Команда узнала еще больше о действиях грызунов, исключив вознаграждение. Когда мышь выполняла правильное действие, но не получала вознаграждения, при повторном тестировании она сразу же удваивала правильный ответ.

«Если у животного есть внутренняя модель задачи, то отсутствие вознаграждения должно нарушить его ожидания. А если это так, то это должно повлиять на поведение в последующих испытаниях. Именно это мы и обнаружили. В последующих испытаниях животное просто ведет себя намного лучше», — говорит Кучибхотла.

Если бы у животного не было внутренней модели задачи, то не было бы никаких ожиданий, которые можно было бы нарушить, и мыши продолжали бы плохо справляться со своими обязанностями. «На очень ранних этапах обучения у животного есть ожидания, и когда мы их нарушаем, оно меняет свою стратегию, — говорит Кучибхотла. — Она оказалась на удивление стратегической».

Стратегическое мышление мышей можно сравнить с тем, как учатся человеческие младенцы. По словам Кучибхотлы, и те и другие обладают высокой исследовательской активностью и могут проверять гипотезы различными способами. Он сказал, что во время экспериментов стал «немного психологом мышей», чтобы интерпретировать их поведение.

Как и при работе с младенцами, ему и Чжу приходилось делать выводы о глубинных психических процессах на основании одного лишь поведения. «Вот что было действительно интересно в этом проекте — пытаться понять, о чем думает мышь, — сказал он. — Мы должны думать обо всем с точки зрения животного». Далее команда надеется определить нейронную основу стратегического мышления и то, как эти стратегии могут различаться у разных животных.

Ранее исследование показало, что отключение определенного гена на ранних стадиях развития мыши приводит к появлению эмбриона с шестью конечностями вместо четырех. Ученые провели сравнение эмбрионов мыши разного возраста с рабочим и нерабочим геном Tgfbr1, который кодирует белок рецептора Tgfbr1. Ген Tgfbr1 участвует в сигнальном пути, который обеспечивает формирование тела направлениями от туловища к хвосту и передает сигналы клеткам развивающегося эмбриона о формировании задних конечностей или внешних половых органов.