Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
To mózg wybiera, czego się nauczysz
To mózg wybiera, czego się nauczysz
Aby poznać świat, zwierzę musi robić coś więcej niż tylko zwracać uwagę na otoczenie. Musi także dowiedzieć się, które widoki, dźwięki i odczucia w jego otoczeniu są najważniejsze oraz monitorować istotę tych informacji zmieniających się z czasem. Jednak to, jak ludzie i zwierzęta śledzą te szczegóły jest tajemnicą.

 

 

 

Biolodzy odkryli, jak zwierzęta radzą sobie z tymi szczegółami. Część mózgu, nazywana jądrem okołokomorowym wzgórza, czyli PVT, pełni funkcję strażnika, upewniając się, że mózg identyfikuje i śledzi najbardziej istotne szczegóły sytuacji. Mimo że badania są obecnie ograniczone do myszy, wyniki mogą pewnego dnia pomóc badaczom lepiej zrozumieć, w jaki sposób ludzie uczą się, a nawet w leczeniu uzależnienia od narkotyków. Zespół ukazał, że komórki wzgórzowe odgrywają bardzo ważną rolę w śledzeniu behawioralnego znaczenia bodźców, czego nikt wcześniej jeszcze nie dokonał.

W swojej najbardziej podstawowej formie nauka sprowadza się do informacji zwrotnych. Na przykład, kiedy boli cię głowa i bierzesz lek, spodziewasz się, że zniweluje on dolegliwość. Jeśli tak jest, weźmiesz ten farmaceutyk następnym razem, gdy znów rozboli cię głowa. Jednak, jeśli się mylisz, po prostu spróbujesz czegoś innego. Uczeni intensywnie zbadali ten aspekt uczenia się, a nawet prześledzili go w określonych częściach mózgu, które przetwarzają informacje zwrotne oraz stymulują proces uczenia się. Niestety uzyskany obraz uczenia się jest niekompletny. Nawet w stosunkowo nieskomplikowanych eksperymentach laboratoryjnych, nie mówiąc już o codziennym życiu, ludzie i zwierzęta muszą dowiedzieć się, czego się uczyć. Mimo tej potrzeby badacze nie poświęcali tej kwestii zbyt dużej uwagi.

By zaradzić temu problemowi, zespół uczył myszy kojarzenia poszczególnych zapachów z dobrymi i złymi wynikami. Jeden zapach sygnalizował nadejście łyka wody, podczas gdy inny oznaczał, że myszy będą traktowane strumieniem powietrza w okolicach pyszczka. Następnie naukowcy zastąpili podmuch powietrza łagodnym porażeniem prądem elektrycznym – czyli czymś, co prawdopodobnie wzbudziłoby większą uwagę. Zespół odkrył, że neurony w PVT śledzą tę zmianę. Podczas momentu podmuchu powietrza 2/3 neuronów PVT reagowało na oba nieprzyjemne zapachy, podczas gdy dodatkowe 30% było aktywowane tylko przez wodę sygnalizującą zapach. Innymi słowy, podczas tej fazy PVT zareagował zarówno na dobre, jak i na złe wyniki, ale reakcja na te dobre była większa. Podczas fazy porażenia prądem równowaga jednak została zachwiana. Prawie wszystkie neurony PVT zareagowały na wstrząs, a około 3/4 z nich odpowiedziały na dobre oraz złe wyniki. Podobna zmiana nastąpiła, kiedy myszy napiły się wody. Kiedy woda była mniej istotna dla myszy, PVT był mniej wrażliwy na wodę i bardziej reagował na podmuchy powietrza, co oznacza, że ​​stawał się bardziej wrażliwy na złe czynniki, a mniej na dobre. Podsumowując, wyniki pokazały, że PVT śledzi to, co jest najważniejsze w danym momencie.

Wyniki wskazują na kilka szerszych wniosków, przez co PVT może stanowić obiekt do kolejnych badań. Neuronaukowcy dzięki temu poznali teraz także nowy sposób kontrolowania uczenia się. Podczas dodatkowych eksperymentów na myszach modyfikowanych genetycznie, kontrolowanych za pomocą światła naukowcy odkryli, że mogą zahamować bądź ulepszyć proces uczenia się – np. mogliby szybciej nauczyć myszy, że zapach już nie sygnalizuje, że zaraz napiją się wody. Wyniki te mogą wskazywać na nowe sposoby modulowania uczenia się (na razie przez myszy) poprzez stymulowanie czy tłumienie aktywności PVT w zależności od potrzeb. Na dłuższą metę mogą przyczynić się do wsparcia w leczeniu uzależnień od narkotyków, pomagając uzależnionym oduczyć się związku między zażywaniem narkotyku a kolejną, wyższą dawką.

Źródła

Yingjie Zhu, Gregory Nachtrab, Piper C. Keyes, William E. Allen, Liqun Luo, Xiaoke Chen. Dynamic salience processing in paraventricular thalamus gates associative learning. Science, 2018

KOMENTARZE
Newsletter