Префронтальная кора мозга считается важным центром, отвечающим за внимание, а также более высокие когнитивные функции, например, планирование, принятие решений и расстановку приоритетов. Кроме того, эта область работает как «маршрутизатор», регулирующий потоки информации в мозге. Исследователи из Массачусетского технологического института выяснили, что в префронтальной коре действует механизм, переключающий внимание в случае опасности.

Они обнаружили в префронтальной коре две новые популяции нейронов, связанных с другими областями мозга. Первая группа передает сигналы в прилежащее ядро, которое участвует в мотивации и системе вознаграждения. Вторая связана с периакустическим серым веществом, относящимся к стволу мозга и регулирующим защитные реакции, например, побег или затаивание.

Когда мы сталкиваемся с потенциальной опасностью, часть среднего мозга, известная как вентральная область покрышки, посылает в префронтальную кору дофамин  Исследователи решили проверить, как дофамин влияет на обнаруженные группы нейронов.

Они научили крыс реагировать на два визуальных сигнала, один из которых был связан с получением подслащенной вода, а второй — с легким ударом тока. Затем исследователи включили оба сигнала и одновременно стимулировали выработку дофамина. В ответ животные затаивались, что они обычно делают при ударах током, но не шли к поилке.

Если выработку дофамина усиливали одновременно с одним из двух сигналов, поведение крыс не менялось. Это указывает на то, что дофамин усиливает защитную реакцию только в противоречивых ситуациях.

Дальнейшие эксперименты показали, что дофамин регулирует соотношение сигналов и шума в префронтальной коре. Когда нейроны, связанные с периакустическим серым веществом, получают этот гормон одновременно с угрожающим стимулом, они производят больше осмысленных сигналов, а уровень шума падает.

Таким образом, дофамин воздействует на «маршрутизатор» в префронтальной коре, переключая поток информации на поведение, связанное с защитой или побегом.

Система подвержена ложным срабатываниям — например, когда травоядные паникуют от звука упавшей веточки — но чаще спасает жизнь.

Однако у человека нарушения этой системы могут вызвать тревожное и параноидальное поведение, характерное для депрессии и шизофрении. Избыток дофамина способствует тому, что мозг слишком часто оценивает ситуации в негативном ключе. Ученые планируют больше узнать о влиянии этого гормона на другие нейромедиаторы, а также оценить его роль в развитии фобий и тревожных расстройств.

Некоторые ученые уверены, что мы сможем лучше понять нейробиологию благодаря суперкомпьютерам. Например, в Манчестерском университете разработали машину SpiNNaker, которая имитирует работу мозга. К сожалению, оцифровать человеческий мозг ей пока не под силу, однако с мозгом мыши или насекомого суперкомпьютер уже может справиться.