Норадреналінові сигнали, що поширюються по мозку, допомагають отримати користь з несподіваних ситуацій.
Норадреналін працює одночасно гормоном і нейромедіатором: у нервовій системі він допомагає нейронам передавати один одному електрохімічні імпульси через спеціальне міжнейронне з'єднання-синапс, за межами нервової системи він регулює приплив крові до м'язів, роботу серця, рівень глюкози в крові і ще безліч речей. Загалом норадреналін (як і адреналін) допомагає підбадьоритися, зосередиться, мобілізуватися на якусь дію; його рівень різко підвищується в стресових ситуаціях.
Однак його функції часом виходять за рамки стресової мобілізації. Не те щоб це було несподіванкою: наприклад, дофамін одночасно використовується в нейронних ланцюгах, що керують рухом, і в системі підкріплення - групі нервових центрів, завдяки яким ми передчуваємо задоволення від прийдешньої нагороди і відчуваємо мотивацію щось заради неї зробити. Про норадреналін відомо, що він поширюється на великі ділянки мозку завдяки блакитній плямі - мозковій зоні, яка обмінюється сигналами з безліччю інших зон.
Співробітники Массачусетського технологічного інституту вчили мишей розрізняти різні звуки: якщо миша чула високий звук, вона повинна була натиснути на важіль і отримати частування, якщо ж звук був низький, то натискати на важіль не варто - замість частування миша отримувала неприємний порив повітря в морду. Це було ще не все: звук міг бути гучним і тихим. Гучний звук означав, що на важіль потрібно натиснути, і натиснути якомога сильніше. Але якщо звук ставав тихішим, миша починала сумніватися, чи варто їй робити якісь дії. З одного боку, була ймовірність отримати частування, з іншого боку, була ймовірність, що на тебе неприємно подують.
Якщо активність блакитної плями придушували, миші ставали більш невпевненими. Тобто блакитна пляма і норадреналін, яку вона виробляє, спонукає мозок ризикнути і спробувати отримати частування. Нейрони плями, які давали цей сигнал, посилали його якраз у рухову кору, що керує рухами.
Але крім першого, який спонукає до дії сплеску норадреналіну, був і другий. Натискаючи на важіль, миша очікувала нагороди, і якщо нагорода дійсно з'являлася, другий сплеск норадреналіну був невеликий. Але якщо замість частування на мишу дули, то другий сплеск норадреналіну був досить великим. Іншими словами, норадреналін допомагав зрозуміти різницю між очікуваним результатом і несподіваним. І згодом, коли звук знову був невизначеним і миша повинна була вирішити, ризикувати або не ризикувати, вона вирішувала не ризикувати. Тобто, можна сказати, що норадреналін допомагає вчитися на власних помилках.
Втім, це не зовсім вірно. Коли умови експерименту змінювали так, що миша отримувала несподіване частування, норадреналін теж різко підвищувався. Тоді більш коректно буде сказати, що норадреналін допомагає вчитися на несподіваних ситуаціях, на сюрпризах, як приємних, так і неприємних. Норадреналінові сплески поширювалися в різні частини мозку, в тому числі і в префронтальну кору, яка відіграє величезну роль у плануванні майбутніх дій і взагалі у вищих когнітивних функціях - ефект від сюрпризу за допомогою нейронів блакитної плями і їх норадреналіну поширювався до вищих «управлінських поверхів» мозку. Результати експериментів опубліковані в Nature.
Навчання залежить і від інших нейромедіаторів, і в перспективі дослідники хочуть зрозуміти, як навчання несподіванками на норадреналінових сигналах узгоджується з навчанням очікуваною нагородою на дофамінових сигналах. До речі, блакитна пляма використовує і дофамін теж - ми якось писали, як дофамінові сигнали з блакитної плями допомагають сформуватися просторовій пам'яті в нейронних ланцюгах гіпокампу.