Seni įpročius kontroliuojantys neuronai taip pat gali atlikti lemiamą vaidmenį mokantis naujų veiksmų

Daugelį metų mokslininkai manė, kad įpročiai ir mokymasis naujų, naudingus veiksmus greičiausiai valdė skirtingos smegenų dalys. Stebėtinai, mes nustatėme, kad smegenų sritis, tradiciškai manoma, kad specializuojasi senų įpročių išraiškoje, taip pat gali padėti smegenims išmokti naujų veiksmų. Galų gale, tikimės, kad šie rezultatai suteiks naujų įžvalgų apie smegenų ląsteles ir grandines, kuriomis grindžiami įvairūs sutrikimai, susiję su mūsų veiksmų valdymo anomalijomis, įskaitant Parkinsono ligą ir narkomaniją “.

Paulas J. Kenny, Daktaras, Ward-Coleman profesorius ir Nash šeimos neurologijos katedros pirmininkas Sinajaus kalne ir vyresnysis straipsnio autorius

Tyrimui vadovavo Aleksandras C. W. Smithas, Daktaras, Kenny laboratorijos instruktorius, ir Sietse Jonkman, Daktaras, buvęs doktorantas Sinajaus kalne.

Veiksmo mokymasis vyksta kai ką nors darai, kaip judinti daiktą, duoda naudos, pavyzdžiui, susirasti maisto ar vengti priešo. Šiame tyrime, tyrinėtojai ištyrė striatumo vaidmenį tokio tipo mokyme. Įsikūręs giliai smegenų viduje, žinoma, kad striatumas yra susijęs su judesių ir veiksmų valdymu.

„Nors mokslininkai iškėlė hipotezę, kad striatumas dalyvauja mokantis veiksmo, nedaugelis iš tikrųjų išbandė šią idėją, -sakė daktaras Jonkmanas.-Mes norėjome nuodugniai pažvelgti į striatų grandines, kurios gali būti susijusios su veiksmų mokymusi.

Padaryti tai, tyrėjai išbandė alkanų graužikų gebėjimą rasti maisto. Pirmąją eksperimento dieną graužikai buvo įdėti į specialų narvą ir išmokyti užsidirbti maisto paspaudus dozatoriaus svirtį. Kiekvieną kartą, kai eksperimentinis graužikas paspausdavo svirtį, jis gaudavo maisto granulių, o kontroliniai - ne. Po dviejų dienų, tyrėjai išbandė mokymąsi, graužikus vėl įdėdami į specialų narvą. Patekęs į narvą, eksperimentiniai graužikai energingai spaudė svirtį, nors ji nebepristatė maisto, nurodydami, kad jie sėkmingai išmoko naujo veiksmo, kadangi kontroliniai graužikai ieškotų aplink ir tik kelis kartus paspaustų svirtį.

Įvairiais eksperimento metu, tyrėjai ištyrė graužikų smegenų nervų veiklą. Jie nustatė, kad iškart po treniruotės, neuronai tam tikrose striatumo srityse buvo aktyvesni eksperimentiniuose graužikuose nei kontrolinės grupės. Tai buvo laikotarpis, kai žinoma, kad naujai išmokto veiksmo atmintis yra saugoma, arba užkoduotas, smegenyse vėlesniam naudojimui. Labiausiai, tai buvo pastebėta dorsolateraliniame striatume, užpakalinis dorsomedialinis striatumas, ir branduolys accumbens, rodo, kad šios sritys vaidino svarbų vaidmenį mokantis.

Norėdami tai išbandyti toliau, tyrėjai į kiekvieną sritį suleido vaistą, anizomicinas, kuris neleidžia ląstelėms gaminti baltymų, reikalingų ilgalaikiam atminties saugojimui. Vaistas buvo švirkščiamas iškart po treniruotės arba po šešių valandų, laikas, kai nauji baltymai, reikalingi atminties saugojimui, jau turėjo būti pagaminti. Netikėtai, tyrėjai nustatė, kad vaistas tik sutrikdė gyvūnų gebėjimą prisiminti naują veiksmą, kai jis buvo suleistas į dorsolateralinę striatumą iškart po treniruotės. Injekcijos į kitas sritis neturėjo įtakos mokymuisi.

"Mus nustebino šie rezultatai. Tradiciškai manoma, kad veiksmo mokymasis yra užkoduotas užpakalinėje dorsomedialinėje striatumoje, o dorsolateralinis striatumas rūpinasi tik įpročiais. Bet ne tai mes matėme, "sakė daktaras Smithas." Vietoj to, mūsų rezultatai parodė, kad, be įpročių reguliavimo, „dorsolateral striatum“ taip pat įtvirtina veiksmų mokymąsi iškart po to, kai buvo išmoktas naujas veiksmas “.

Tolesni eksperimentai patvirtino šią idėją. Pavyzdžiui, chemiškai blokavęs neuronų aktyvumą dorsolateralinėje striatumoje netrukus po treniruotės taip pat neleido graužikams prisiminti naudoti svirtį maistui gauti.

Pagaliau, kai tyrėjai atidžiau pažvelgė į šią sritį, jie nustatė, kad mokymąsi gali kontroliuoti dvi kaimyninės ir neutralizuojančios nervų grandinės, kurios, kaip žinoma, reaguoja į neuromediatorių dopaminą. Vienoje grandinėje, ląstelių, vadinamų D1 receptorių terpėmis, aktyvumas padidėjo iškart po treniruotės, o šių ląstelių slopinimas trukdė mokytis. Priešingai, kitų ląstelių veikla, vadinami D2 receptorių terpės dygliuotais neuronais, nutildytas po treniruotės ir užblokavus jų veiklą, pagerėjo gyvūnų gebėjimas prisiminti naujus veiksmus. Atskirame eksperimentų rinkinyje mokslininkai nustatė, kad D2 neuronų veiklos blokavimas neleido graužikams parodyti anksčiau išmoktų įpročių.

„Mūsų rezultatai rodo, kad yra subtili pusiausvyra tarp naujų veiksmų mokymosi ir senų įpročių išraiškos, kurį kontroliuoja dviejų skirtingų neuronų populiacijų yin-yang aktyvumas dorsolateriniame striatume, - sakė daktaras Kenny. - Ateityje planuojame ištirti, kaip šios pusiausvyros sutrikimas prisideda prie netinkamų smegenų sutrikimų veiksmų “.

• COVID-19 vakcina sukelia antikūnų atsaką beveik 9 iš 10 žmonių, vartojančių imunosupresantus
• Žarnyno mikroorganizmai padeda reguliuoti priešnavikinį imuninį atsaką į spindulinę terapiją,