«Я хочу сыграть с тобой в игру», – злохитрюще прошептала Анника Райнхолд на ушко крыске в одной заброшенной лаборатории Берлинского университета имени Гумбольдта (Германия). Ей нравится играть с животными (у нее дома две кошки). А еще ей нравится «делать нестандартные вещи, которые никто не делал раньше». Поэтому, когда нейробиолог Михаэль Брехт, руководитель лаборатории, предложил магистрантке поиграть с крысами в прятки, Анника радостно подпрыгнула и запищала от предвкушения. Ей было известно, что крысы социальны, умны и игривы, любят похулиганить всячески, погоняться друг за дружкой и друг с дружкой побороться. Возможно, они захотят поиграть и с ней. «Я была настроена достаточно оптимистично, чтобы попробовать», – вспоминает она.
Чтобы играть в прятки, крысы должны уметь прятаться. Казалось бы, их этому и учить-то не надо, однако на деле это оказалось даже сложнее, чем научить их искать человека. Обучение проходило в хорошо освещенной комнате площадью 30 квадратных метров со стартовым ящиком в центре и расставленными повсюду прозрачными и непрозрачными ящиками, картонными коробками и просто картонками для прятания. Спустя месяц привыкания к причудливой обстановке и к человеческим рукам крысы стали практиковаться в поиске Анники: сначала она стояла на виду в какой-то части комнаты, потом наполовину скрывалась за каким-нибудь укрытием, затем пряталась целиком на глазах у грызунов, а после и не под приглядом оных. Когда крысы находили Аннику (то есть оказывались в 40 см от нее), она их в качестве награды гладила и щекотала. Похожим образом они учились и прятаться: сперва Анника награждала их просто за выход из клетки, рядом с которой сидела, потом за убегание подальше, затем за нахождение укрытия и прятание в нем или за ним. Вкусняшки и вода (классические поощрения в экспериментах с крысами) не использовались, только социальные взаимодействия, и это важно.
Искать Аннику научились все шесть юных крыс, участвовавших в тренинге, а прятаться – лишь пять из них. Они освоили все правила игры и играли достаточно логично: искать обычно начинали с места, где Анника укрывалась в прошлый раз, а прятаться предпочитали в непрозрачных ящиках и за картонками, затаившись тихо, молча, не пища. Кроме того, они с легкостью переключались из режима поиска в режим прятания, руководствуясь тем, закрыт крышкой ящик, куда сажали крысу перед стартом, или же открыт (ниже показана схема эксперимента). И всему этому грызуны научились всего за пару недель, что само по себе «впечатляюще для нейронауки», говорит Хуан Игнасио (Начо) Сангинетти-Шек, соавтор исследования. «Животные могут месяцами учиться выполнять задания, даже мартышки, но мы обычно пытаемся учить их работе с джойстиками или тому, чего они никогда не делают в нормальной жизни», – поясняет Начо. Прятки же включают в себя поведение вполне типичное для крыс в целом и для крысиных игр в частности.
И похоже, крысы получали от игры удовольствие. Им, конечно, нравится, когда их щекочут (при этом они издают ультразвуковые писки, которые можно интерпретировать как хихиканье), однако в прятки они играли не ради щекотки, а ради самой игры. Когда Анника их находила, они часто убегали снова прятаться, продлевая игру и откладывая награду на потом. Им как будто было весело. Ученые прямо так и написали в 2019 году в научной статье: «Животные выглядели так, будто им было весело». Крысы подпрыгивали на месте при встрече с Анникой (это поведение описывается немецким словом Freudensprung – «прыжок радости») и громко пищали. Еще они поддразнивали ее, подкрадываясь поближе и тут же убегая подальше. В отличие от крыс, награждаемых едой, которые обычно молчаливы и неустанно выполняют задания по сто раз кряду, эти крысы пищали много и по-разному в зависимости от режима и стадии игры, были полны энтузиазма и чрезвычайно активны, отчего к концу каждого сета из 20 игр выматывались. «В нейронауке редко увидишь крыс, столь увлеченных заданием, – дивится Начо. – Я никогда не видел, чтобы крыса так много бегала по лаборатории».
Как вы уже, наверно, догадались, ученые в отличие от крыс играли с ними в прятки не только ради веселья: они решали нетривиальную нейронаучную задачу – исследование мозга свободно двигающегося и естественно себя ведущего животного. В традиционных нейробиологических экспериментах грызуны выполняют одни и те же стандартные и неестественные для них задания вроде нажатия на рычажок в ответ на световой или звуковой стимул – по нескольку сотен повторений, что позволяет усреднить мозговую активность, минимизировав статистическую погрешность. Исследование мозга предполагает контроль и строгость условий. Игра же – свободу, спонтанность и радость. Как в принципе возможно изучать игру нейробиологически? Можно попробовать с помощью пряток, подумал Михаэль Брехт и организовал исследование.
В крысиные мозги Начо Сангинетти-Шек вживил беспроводные электроды, особенно в префронтальную кору, вовлеченную в социальные взаимодействия, принятие решений и понимание чужих намерений (по крайней мере у людей). Это позволило увидеть, как отдельные нейроны префронтальной коры активизируются в разные моменты игры. Один из них, к примеру, вспыхивал, когда крысу сажали в стартовый ящик, – глядя на активность этого нейрона, ученые могли сосчитать, сколько игр Анника Райнхолд сыграла с крысой, даже не видя самих игроков. Паттерны активности нейронов, как и следовало ожидать, были различны во время поиска и во время прятания, а также на разных стадиях этих игровых режимов.
А потом аспирант Бенце Баги сделал с собранными данными кое-что прикольное и нетривиальное. Обычно исследователи смотрят, как меняется активность нейронов, когда животное делает что-то специфическое, например, прячется в коробке. Бенце пошел в обратном направлении: он натренировал алгоритм вычленять специфические паттерны нейронной активности и соотносить их с конкретным поведением крыс на видеозаписях игры в прятки. Один паттерн возникал, когда они «бежали в определенной манере», приводит пример Начо, другой – когда крысы впервые высовывали мордашку из стартового ящика, третий – когда грызуны приближались или непосредственно взаимодействовали с экспериментаторами. Хотя каждая игра была уникальной и крысы делали все что душеньке угодно, их префронтальная кора во время специфических действий переливалась нейронной активностью схожим образом.
Нейробиологи, не принимавшие участия в исследовании, восхищены работой коллег и называют ее «потенциальной вехой в нейронауке», «высокой планкой в сдвиге парадигмы в естество». В хаотичном мозге вольно играющей крысы теперь можно среди шума находить достоверные сигналы, в том числе о таком поведении, которое обычно не считается значимым. Так, оригинальные паттерны возникали, когда крысы шли вдоль стены или исследовали ее, – ученые на такую активность, как правило, даже не обращают внимания. А вероятно, стоило бы: в конце концов, крысы ориентируются в пространстве с помощью вибрисс.
Предстоит еще долго разбираться с обнаруженными нейронными коррелятами пряток – Сангинетти-Шек и Брехт пока не знают, что все эти паттерны означают на самом деле. Но уже грезят о будущем, в котором можно будет исследовать мозги не только свободно двигающихся, но и свободноживущих существ. А может, даже влиять на их поведение, взламывая им корреляты на расстоянии. Такие игры тоже могут быть очень веселыми.
Текст: Виктор Ковылин. Научные статьи: Science (Reinhold et al., 2019), Current Biology (Bagi et al., 2022).
Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.
Вас также могут заинтересовать статьи:
В мозге открыт «репрезентационный дрейф», который нейробиологи не могут объяснить
Франс де Вааль о смехе у приматов и других животных
Черные крысы вредны для кораллов и рыб
Комментарии: