Старые нейроны, контролирующие привычки, также могут играть решающую роль в обучении новым действиям.

Представьте, что вы работаете на своем компьютере и вводите тот же длинный пароль, который вы использовали в течение многих лет для доступа к своей электронной почте. По привычке вы выполняете эту последовательность почти бессознательно. Но потом, когда-нибудь, вы натыкаетесь на ярлык. Это быстрее, но требует изучения и запоминания нового набора нажатий клавиш.

При исследовании грызунов Ученые из Медицинской школы Икана на горе Синай обнаружили, что часть мозга, традиционно считающаяся контролирующей набор старой последовательности, также может играть решающую роль в изучении новой. Результаты, достижения, опубликовано 25 августа ^th в Nature Communications , предполагают, что этот процесс включает тонкий баланс активности двух соседних нейронных цепей:одна предназначена для новых действий, а другая - для старых привычек.

<цитата>

В течение многих лет ученые считали, что привычки и новые знания Вознаграждающие действия, скорее всего, контролировались разными частями мозга. Удивительно, мы обнаружили, что область мозга, традиционно считающаяся специализированной на выражении старых привычек, также может помочь мозгу научиться новым действиям. В конечном счете, мы надеемся, что эти результаты позволят по-новому взглянуть на клетки и цепи мозга, лежащие в основе различных расстройств, связанных с отклонениями в том, как наши действия контролируются, включая болезнь Паркинсона и наркоманию ».

Пол Дж. Кенни, Кандидат наук, профессор Уорд-Коулман и председатель отделения нейробиологии семьи Нэша на горе Синай и старший автор статьи

Исследование возглавил Александр С. В. Смит, Кандидат наук, инструктор лаборатории Кенни, и Сиетсе Йонкман, Кандидат наук, бывший научный сотрудник на горе Синай.

Обучение действиям происходит, когда вы что-то делаете, как перемещение объекта, приносит пользу, например, найти еду или избежать врага. В этом исследовании, исследователи изучили роль, которую полосатое тело играет в этом типе обучения. Расположен глубоко внутри мозга, полосатое тело, как известно, участвует в управлении движениями и действиями.

"Хотя ученые предположили, что полосатое тело участвует в обучении действиям, мало кто действительно проверял эту идею, "- сказал д-р Джонкман. - Мы хотели глубоко изучить стриарные цепи, которые могут быть задействованы в обучении действием".

Сделать это, исследователи проверили способность голодных грызунов находить пищу. В первый день экспериментов грызунов поместили в специальную клетку и обучили добывать еду нажатием на рычаг дозатора. Каждый раз, когда экспериментальный грызун нажимал на рычаг, он получал гранулированный корм, тогда как контрольные грызуны не получали ничего. Спустя два дня, исследователи проверили обучение, поместив грызунов обратно в специальную клетку. Попав в клетку, экспериментальные грызуны энергично нажимали на рычаг, хотя он больше не доставлял пищу, указывая, что они успешно выучили новое действие, тогда как контрольные грызуны будут обыскивать все вокруг и нажимать на рычаг только несколько раз.

В разное время в ходе экспериментов исследователи изучали нейронную активность в мозгу грызунов. Они обнаружили, что сразу после тренировки нейроны в определенных областях полосатого тела были более активны у экспериментальных грызунов, чем в контрольной группе. Это был период, когда известно, что память о вновь изученном действии сохраняется, или закодировано, в мозгу для дальнейшего использования. В частности, это было замечено в дорсолатеральном полосатом теле, заднее дорсомедиальное полосатое тело, и прилежащее ядро, предполагая, что эти области сыграли роль в обучении.

Чтобы проверить это дальше, исследователи вводили в каждую область лекарство, анизомицин, который не позволяет клеткам производить белки, необходимые для долговременного хранения памяти. Препарат вводили либо сразу после тренировки, либо спустя шесть часов, время, когда новые белки, необходимые для хранения в памяти, уже должны были быть произведены. Неожиданно, исследователи обнаружили, что препарат нарушал способность животных запоминать новое действие только тогда, когда его вводили в дорсолатеральное полосатое тело сразу после тренировки. Инъекции в любые другие области не влияли на обучение.

«Мы были удивлены такими результатами. Традиционно Считается, что обучение действиям кодируется задним дорсомедиальным полосатым телом, тогда как дорсолатеральное полосатое тело отвечает только за привычки. Но это не то, что мы видели, - сказал д-р Смит. - Вместо этого наши результаты показали, что помимо регулирования привычек, дорсолатеральное полосатое тело также объединяет обучение действиям сразу после того, как новое действие было изучено ».

Дальнейшие эксперименты подтвердили эту идею. Например, химическая блокировка активности нейронов дорсолатерального полосатого тела вскоре после тренировки также помешала грызунам не забывать использовать рычаг для извлечения пищи.

Наконец-то, когда исследователи внимательно изучили эту область, они обнаружили, что обучение может контролироваться двумя соседними и противодействующими нервными цепями, которые, как известно, реагируют на нейромедиатор дофамин. В одной цепи, активность клеток, называемых шиповатыми нейронами среднего рецептора D1, возрастала сразу после тренировки, и ингибирование этих клеток препятствовало обучению. Наоборот, активность других клеток, так называемые шиповатые нейроны рецептора D2, Успокоение после тренировки и блокирование их активности увеличивало способность животных запоминать новое действие. В отдельной серии экспериментов исследователи обнаружили, что блокирование активности нейронов D2 не позволяет грызунам проявлять ранее усвоенные привычки.

"Наши результаты показывают, что существует тонкий баланс между обучением новым действиям и выражением старых привычек, который контролируется инь-янской активностью двух разных популяций нейронов дорсолатерального полосатого тела, "сказал доктор Кенни." В будущем, мы планируем изучить, как нарушение этого баланса способствует дезадаптивным действиям при расстройствах мозга ».

• Вакцина COVID-19 вызывает реакцию антител почти у 9 из 10 человек, принимающих иммунодепрессанты
• Кишечные микроорганизмы помогают регулировать противоопухолевый иммунный ответ на лучевую терапию,