Staré návyky ovládajúce neuróny môžu tiež hrať rozhodujúcu úlohu v novom akčnom učení

Predstavte si, že pracujete na počítači a zadáte rovnaké dlhé heslo, aké už roky používate na prístup k svojmu e -mailu. Zo zvyku, túto sekvenciu vykonávate takmer nevedome. Ale potom, jeden deň, narazíte na skratku. Je to rýchlejšie, ale zahŕňa to učenie a zapamätanie si novej sady stlačení klávesov.

V štúdii na hlodavcoch, vedci z Icahnovej lekárskej fakulty na Mount Sinai zistili, že časť mozgu, o ktorej sa tradične myslelo, že ovláda písanie starej sekvencie, môže tiež hrať rozhodujúcu úlohu pri učení sa novej. Výsledky, zverejnené 25. augusta ^th v Prírodné komunikácie , naznačujú, že tento proces zahŕňa krehkú rovnováhu v činnosti dvoch susedných nervových obvodov:jeden je zameraný na nové akcie a druhý na staré zvyky.

Vedci si roky mysleli, že zvyky a učenie sa novým, odmeňovacie akcie boli s najväčšou pravdepodobnosťou riadené rôznymi časťami mozgu. Prekvapivo, zistili sme, že oblasť mozgu, ktorá sa tradične špecializuje na vyjadrovanie starých návykov, môže tiež pomôcť mozgu naučiť sa nové akcie. V konečnom dôsledku, dúfame, že tieto výsledky poskytnú nový pohľad na mozgové bunky a obvody, ktoré sú základom rôznych porúch, ktoré zahŕňajú abnormality v ovládaní našich činností, vrátane Parkinsonovej choroby a drogovej závislosti. “

Paul J. Kenny, PhD., profesor Ward-Coleman a predseda Nashovho rodinného oddelenia neurovedy na Mount Sinai a hlavný autor príspevku

Štúdiu viedol Alexander C. W. Smith, PhD., inštruktor v Kennyho laboratóriu, a Sietse Jonkman, PhD., bývalý postdoktorand na Mount Sinai.

Akčné učenie sa deje, keď niečo robíte, ako pohyb predmetu, prináša úžitok, ako je hľadanie jedla alebo vyhýbanie sa nepriateľovi. V tejto štúdii, vedci skúmali úlohu, ktorú striatum hrá v tomto type učenia. Nachádza sa hlboko v mozgu, striatum je známe, že sa podieľa na riadení pohybov a akcií.

„Hoci vedci predpokladali, že striatum je zapojené do akčného učenia, len málo ľudí túto myšlienku skutočne vyskúšalo, "povedal doktor Jonkman." Chceli sme sa podrobne pozrieť na striatálne okruhy, ktoré môžu byť súčasťou akčného učenia. "

Robiť to, vedci testovali schopnosť hladných hlodavcov nájsť si potravu. V prvý deň experimentov, hlodavce dali do špeciálnej klietky a vycvičili ich na zarábanie potravy stlačením páky dávkovača. Pokaždé, keď experimentálny hlodavec stlačil páku, dostal potravinovú peletu, zatiaľ čo kontrolné hlodavce nedostali žiadnu. O dva dni neskôr, vedci testovali učenie tým, že dali hlodavce späť do špeciálnej klietky. Keď ste v klietke, experimentálne hlodavce energicky stlačili páku, aj keď už nedodávala potravu, naznačujúc, že ​​sa úspešne naučili novú akciu, pričom kontrolné hlodavce by hľadali všade naokolo a páku stlačili iba niekoľkokrát.

V rôznych časoch experimentov vedci skúmali nervovú aktivitu v mozgu hlodavcov. Zistili, že bezprostredne po tréningu neuróny v špecifických oblastiach striata boli aktívnejšie u experimentálnych hlodavcov ako u kontrolnej skupiny. Bolo to obdobie, keď je známe, že je uložená pamäť novo naučenej akcie, alebo kódované, v mozgu na neskoršie použitie. Najpozoruhodnejšie je, bolo to vidieť v dorzolaterálnom striate, zadné dorzomediálne striatum, a jadro accumbens, čo naznačuje, že tieto oblasti zohrali úlohu pri učení.

Ak to chcete ďalej otestovať, vedci vpichli do každej oblasti drogu, anizomycín, ktorý bráni bunkám vyrábať proteíny potrebné na ukladanie do dlhodobej pamäte. Liek bol podaný injekčne buď bezprostredne po tréningu, alebo o šesť hodín neskôr, čas, keď už mali byť vyrobené nové proteíny potrebné na ukladanie do pamäte. Nečakane, vedci zistili, že droga iba narušila schopnosť zvierat zapamätať si novú akciu, keď bola podaná do dorzolaterálneho striata bezprostredne po tréningu. Injekcie do iných oblastí nemali na učenie žiadny vplyv.

„Tieto výsledky nás prekvapili. Tradične predpokladá sa, že akčné učenie je kódované zadným dorzomediálnym striatom, zatiaľ čo dorsolaterálne striatum sa stará iba o návyky. Ale to nie je to, čo sme videli, "povedal doktor Smith." Naše výsledky namiesto toho naznačovali, že okrem regulácie návykov, dorzolaterálne striatum tiež konsoliduje akčné učenie bezprostredne po naučení sa novej akcie. “

Túto myšlienku podporili ďalšie experimenty. Napríklad chemické zabránenie činnosti neurónov v dorzolaterálnom striate krátko po tréningu tiež zabránilo hlodavcom zapamätať si používanie páky na získavanie potravy.

Nakoniec, keď sa vedci bližšie pozreli na túto oblasť, zistili, že učenie môže byť riadené dvoma susednými a pôsobiacimi proti nervovým obvodom, o ktorých je známe, že reagujú na neurotransmiter dopamín. V jednom okruhu, aktivita buniek nazývaných stredne ostnaté neuróny receptora D1 vzrástla bezprostredne po tréningu, a inhibícia týchto buniek bráni učeniu. Naproti tomu aktivita ostatných buniek, nazývané stredne ostnaté neuróny receptora D2, po tréningu stíšené a blokovanie ich aktivity zvýšilo schopnosť zvierat zapamätať si novú akciu. V samostatnom súbore experimentov vedci zistili, že blokovanie aktivity neurónov D2 zabránilo hlodavcom prejavovať predtým naučené návyky.

„Naše výsledky naznačujú, že existuje rovnováha medzi novým akčným učením a vyjadrovaním starých návykov, ktorý je riadený činnosťou jin-jang dvoch rôznych populácií neurónov v dorzolaterálnom striate, "povedal doktor Kenny." V ​​budúcnosti plánujeme študovať, ako narušenie tejto rovnováhy prispieva k maladaptívnym akciám pri poruchách mozgu. "

• Vakcína proti COVID-19 vyvoláva protilátkové reakcie u takmer 9 z 10 ľudí, ktorí užívajú imunosupresíva
• Črevné mikroorganizmy pomáhajú regulovať protinádorové imunitné reakcie na rádioterapiu,