Hiirten päätöksentekostrategiat voidaan määrittää niiden tuskin havaittavien ilmeiden perusteella. Neurobiologit tulivat tähän johtopäätökseen tarkkailemalla juoksumatolla juoksevia eläimiä.
Vuonna 2020 suomalaiset tutkijat huomasivat, että hiirten ilmeet heijastavat niiden tunnetilaa. Kokeessa eläimiä sähköistettiin hännästä, ruokittiin katkeralla sokerilla ja annettiin niille pahoinvointia aiheuttavaa litiumkloridia. Analysoimalla valokuvissa tallennettuja jyrsijöiden reaktioita tutkijat tunnistivat kuusi ilmeitä, jotka vastaavat perusemootioita, kuten pelkoa, inhoa ja mielihyvää.
Nyt Fanny Cazette’n johtama tutkimusryhmä Aix-Marseillen yliopistosta on osoittanut, että hiiren ilme ei ole vain satunnaisten liikkeiden joukko, vaan tarkka ”anturi” aivojen sisäisille laskelmille. Tämä onnistui kiinnittämällä eläimet juoksumatolle ja antamalla niiden valita kahden makeutetulla vedellä täytetyn juomakupin välillä, joista palkkio ilmestyi ja katosi vuorotellen.
Koska useiden epäonnistuneiden yritysten jälkeen eläinten piti päättää, kumman juomapaikan valita (jäädä samaan paikkaan vai siirtyä toiseen), onnistunut valinta riippui valitusta strategiasta: toiset jyrsijät perustivat päätöksensä epäonnistumisten laskemiseen, toiset saadun palkkion määrään. Eläinten kasvoja kuvattiin kameralla 60 kuvan sekuntinopeudella, ja sitten satoja mikroliikkeiden komponentteja erotettiin matemaattisten menetelmien avulla.
Yhteensä 10 kokeellisessa istunnossa neurobiologit tallensivat noin 14 000 koehenkilöiden tekemää toimintaa, mukaan lukien eri juomapaikkojen nuoleminen kokeen aikana. Erityisesti 5877 nuolemista liittyi epäonnistumisstrategiaan, 6896 palkkioiden laskemiseen ja 1593 impulsiivisiin päätöksiin. Jokainen liike auttoi tarkentamaan, mikä piilevä kognitiivinen prosessi ilmeni päätöksen tekohetkellä ja miten se heijastui ilmeissä.
Nature Neuroscience -lehdessä julkaistun tutkimuksen tulokset osoittivat, että vaikka hiiri valitsi yhden strategian, sen kasvoilla näkyi jälkiä vaihtoehtoisista päätöksistä, joita aivot laskivat samanaikaisesti. Huolimatta päästrategian valinnasta, joka perustui esimerkiksi epäonnistumisten sarjaan, viiksien ja nenän alueen liikkeissä näkyi hivenen vaihtoehtoisten ratkaisujen merkkejä.
Vertaamalla tuloksia eri aivokuoren alueiden (lisämotorisen, orbitofrontaalisen ja hajuaistin) neuronien aktiivisuuteen, Kazett ja kollegat tulivat siihen tulokseen, että ilme oli yhtä informatiivinen kuin neuronipopulaatiot, ja joissakin tapauksissa jopa tarkempi. Lisäksi lisämoottorialueella informaatio ilmestyi 50 millisekuntia aikaisemmin kuin ilmeissä, mikä viittaa sen avainrooliin ilmeiden käynnistämisessä.
Näin neurobiologit ovat osoittaneet, että ilmeet heijastavat paitsi tunteita myös monimutkaisia kognitiivisia prosesseja, mukaan lukien useita vaihtoehtoja, joita aivot ”harkitsevat” päätöksentekoprosessissa. Mahdollisuus ”lukea” ajattelua valokuvista mahdollistaa ei-invasiivisten menetelmien kehittämisen mielenterveyshäiriöiden ja neurodegeneratiivisten sairauksien diagnosointiin.
