Определить, какие стратегии мыши используют при принятии решений, можно по едва заметным мимическим движениям их мордочек. К такому выводу пришли нейробиологи, наблюдая за грызунами, зафиксированными на беговой дорожке.

Эмоции на мордочке: первые открытия

В 2020 году немецкие ученые выяснили, что выражение морды мышей отражает их эмоциональное состояние. В ходе экспериментов животным наносили различные раздражители: били током по хвосту, кормили горьким сахаром и делали инъекции хлорида лития, вызывающего недомогание. Анализируя видеозаписи реакций грызунов, исследователи выделили шесть выражений морды, соответствующих базовым эмоциям, таким как страх, отвращение и удовольствие.

Мимика как индикатор мышления

Недавнее исследование под руководством Фанни Казетт из Университета Экс-Марсель (Франция) показало, что мимика мышей — это не просто случайные движения, а высокоточный «датчик» работы мозга. Для этого мышей фиксировали на беговой дорожке и предлагали им выбирать между двумя поилками с подслащённой водой, награда из которых появлялась или исчезала случайным образом.

После серии неудачных попыток животным приходилось решать, какую поилку выбрать: остаться на месте или перейти к другой. Успешность выбора зависела от выбранной стратегии: одни мыши ориентировались на количество неудач, другие — на число полученных наград. Мимические движения фиксировались камерой с частотой 60 кадров в секунду, а затем анализировались с помощью математических методов, чтобы выделить сотни компонентов микродвижений.

Анализ стратегий и когнитивных процессов

За 10 экспериментальных сессий нейробиологи зафиксировали около 14 тысяч действий, включая облизывание поилок. Из них 5877 облизываний соответствовали стратегии неудач, 6896 — подсчету наград, а 1593 — импульсивным решениям. Каждое движение помогало уточнить, какой именно скрытый когнитивный процесс проявлялся в момент принятия решения и как он отражался на мимике.

Параллельные решения и работа мозга

Результаты, опубликованные в журнале Nature Neuroscience, показали, что даже когда мышь выбирала одну стратегию, на её мордочке проявлялись следы альтернативных решений, которые мозг просчитывал параллельно. Например, при выборе стратегии, основанной на череде неудач, в движениях усов и области носа можно было заметить признаки других вариантов.

Сравнив данные мимики с активностью нейронов в различных областях коры головного мозга (дополнительной моторной, орбитофронтальной и обонятельной), исследователи пришли к выводу, что выражение морды было столь же информативным, как и нейронная активность, а в некоторых случаях даже точнее. При этом в дополнительной моторной области информация появлялась на 50 миллисекунд раньше, чем в мимике, что указывает на её ключевую роль в запуске выражений.

Перспективы: диагностика по мимике

Таким образом, нейробиологи доказали, что мимика отражает не только эмоции, но и сложные когнитивные процессы, включая рассмотрение альтернативных вариантов, которые мозг анализирует при принятии решений. Возможность «читать» мышление по видеозаписям открывает перспективы для разработки неинвазивных методов диагностики психических расстройств и нейродегенеративных заболеваний.