Stari neuroni koji kontroliraju navike također mogu igrati ključnu ulogu u učenju nove akcije

Godinama su znanstvenici mislili da su navike i učenje novog, nagrađujuće radnje najvjerojatnije su kontrolirali različiti dijelovi mozga. Iznenađujuče, otkrili smo da područje mozga za koje se tradicionalno smatra da je specijalizirano za izražavanje starih navika također može pomoći mozgu da nauči nove radnje. U konačnici, nadamo se da će ovi rezultati dati novi uvid u moždane stanice i sklopove koji su u osnovi različitih poremećaja koji uključuju abnormalnosti u načinu na koji se naše djelovanje kontrolira, uključujući Parkinsonovu bolest i ovisnost o drogama. "

Paul J. Kenny, Doktor znanosti, profesor Ward-Coleman i predsjednik Odjela za neuroznanost obitelji Nash na planini Sinaj i viši autor rada

Studiju je vodio Alexander C. W. Smith, Doktor znanosti, instruktor u Kenny laboratoriju, i Sietse Jonkman, Doktor znanosti, bivši postdoktorand na brdu Sinaj.

Akcijsko učenje događa se kada radite nešto, poput pomicanja predmeta, donosi korist, kao što je pronalaženje hrane ili izbjegavanje neprijatelja. U ovoj studiji, istraživači su ispitali ulogu koju striatum ima u ovoj vrsti učenja. Smješten duboko u mozgu, poznato je da je striatum uključen u kontroliranje pokreta i radnji.

"Iako su znanstvenici pretpostavili da je striatum uključen u akcijsko učenje, rijetki su zapravo testirali ovu ideju, "rekao je dr. Jonkman." Htjeli smo detaljno pogledati striatne sklopove koji bi mogli biti uključeni u učenje akcije. "

Uraditi ovo, istraživači su testirali sposobnost gladnih glodavaca da nađu hranu. Prvog dana eksperimenta, glodavci su stavljeni u poseban kavez i obučeni da zarađuju za hranu pritiskom na ručicu dozatora. Svaki put kada je eksperimentalni glodavac pritisnuo polugu, primio je pelet hrane, dok kontrolni glodavci nisu primili nijedan. Dva dana kasnije, istraživači su testirali učenje stavljajući glodavce natrag u poseban kavez. Jednom u kavezu, eksperimentalni glodavci snažno su pritisnuli polugu iako više nije isporučivala hranu, ukazujući da su uspješno naučili novu radnju, dok bi kontrolni glodavci pretraživali svuda uokolo i samo nekoliko puta pritisnuli polugu.

U različito vrijeme tijekom pokusa, istraživači su ispitivali neuronsku aktivnost u mozgu glodavaca. Otkrili su da je odmah nakon treninga, neuroni u specifičnim područjima striatuma bili su aktivniji u eksperimentalnih glodavaca od onih u kontrolnoj skupini. To je bilo razdoblje kada se zna da se sjećanje na novonaučenu radnju pohranjuje, ili kodirano, u mozgu za kasniju upotrebu. Najviše, to se vidjelo u dorzolateralnom striatumu, stražnji dorzomedijalni striatum, i nucleus accumbens, sugerirajući da su ta područja igrala ulogu u učenju.

Da biste ovo dodatno testirali, istraživači su u svako područje ubrizgali lijek, anisomicin, što sprječava stanice da proizvode bjelančevine potrebne za dugotrajno skladištenje memorije. Lijek je ubrizgan ili odmah nakon treninga ili šest sati kasnije, vrijeme kada su već trebali biti proizvedeni novi proteini potrebni za pohranu memorije. Neočekivano, istraživači su otkrili da je lijek samo poremetio sposobnost životinja da zapamte novu radnju kada je ubrizgan u dorzolateralni striat odmah nakon treninga. Injekcije u bilo koje drugo područje nisu imale utjecaja na učenje.

"Iznenadili smo se ovim rezultatima. Tradicionalno, smatra se da je učenje djelovanja kodirano stražnjim dorzomedijalnim strijatumom, dok dorzolateralni strijatum brine samo o navikama. Ali to nismo vidjeli, "rekao je dr. Smith." Umjesto toga, naši rezultati sugeriraju da osim reguliranja navika, dorsolateralni striatum također učvršćuje učenje o akciji odmah nakon što je nova akcija naučena. "

Daljnji eksperimenti podržali su ovu ideju. Na primjer, kemijskim blokiranjem aktivnosti neurona u dorzolateralnom striatumu ubrzo nakon treninga također je spriječilo glodavce da se sjete upotrijebiti polugu za preuzimanje hrane.

Konačno, kada su istraživači pobliže pogledali ovo područje, otkrili su da učenje mogu kontrolirati dva susjedna i suprotna neuronska kola za koja je poznato da reagiraju na neurotransmiter dopamin. U jednom krugu, aktivnost stanica koja se naziva medijski bodljikavi neuroni D1 receptora porasla je odmah nakon treninga, a inhibicija ovih stanica ometala je učenje. U kontrastu, aktivnost drugih stanica, nazvani srednji bodljikasti neuroni D2 receptora, utišane nakon treninga i blokiranja njihove aktivnosti povećale su sposobnost životinja da se sjete nove radnje. U zasebnom nizu eksperimenata istraživači su otkrili da blokiranje aktivnosti neurona D2 sprječava glodavce u iskazivanju prethodno naučenih navika.

"Naši rezultati ukazuju na to da postoji osjetljiva ravnoteža između učenja novih akcija i izražavanja starih navika, koji je kontroliran yin-yang aktivnošću dvije različite populacije neurona u dorzolateralnom striatumu, "rekao je dr. Kenny." U budućnosti, planiramo proučiti kako poremećaj ove ravnoteže doprinosi neprilagođenim djelovanjima u poremećajima mozga. "

• Cjepivo protiv COVID-19 izaziva odgovor antitijela u gotovo 9 od 10 osoba koje uzimaju imunosupresive
• Crijevni mikroorganizmi pomažu u regulaciji antitumorskog imunološkog odgovora na zračenje,