Odkrycia mogą wyjaśnić, jak tworzą się wspomnienia w ciągu dnia – ScienceDaily

Badanie, prowadzone przez naukowców z New York University School of Medicine, zbadało związek między dopaminą a chemiczną acetylocholiną w mózgu, o której wiadomo również, że odgrywa rolę w uczeniu się i zapamiętywaniu. Poprzednie badania wykazały, że te dwa hormony konkurują ze sobą, więc wzrost jednego prowadzi do spadku drugiego. Uważano, że nagrody poprawiają uczenie się, powodując jednocześnie wzrost dopaminy i spadek acetylocholiny.

Uważa się, że ta nagła nierównowaga hormonalna otwiera okno możliwości dla komórek mózgowych na przystosowanie się do nowych okoliczności i tworzenie wspomnień do późniejszego wykorzystania. Ten proces jest znany jako neuroplastyczność i jest kluczową cechą uczenia się, a także powrotu do zdrowia po urazie. Pozostało jednak pytanie, czy jedzenie i inne nagrody zewnętrzne były jedynymi czynnikami napędzającymi ten system pamięci, czy raczej nasze mózgi były w stanie stworzyć takie same warunki sprzyjające uczeniu się bez pomocy z zewnątrz.

Aby zapewnić pewną jasność, autorzy badania skupili się na tym, kiedy iw jakich okolicznościach poziom dopaminy jest wysoki, podczas gdy poziom acetylocholiny jest niski. Odkryli, że taka sytuacja występowała często, nawet przy braku nagród. W rzeczywistości okazuje się, że hormony nieustannie przypływają i odpływają w mózgu, przy czym poziom dopaminy jest regularnie wysoki, podczas gdy poziom acetylocholiny jest niski, przygotowując grunt pod ciągłą naukę.

„Nasze odkrycia kwestionują obecne rozumienie tego, kiedy i jak dopamina i acetylocholina działają razem w mózgu” – powiedziała główna autorka badania, dr Ann Kroc. „Zamiast tworzyć wyjątkowe warunki do nauki, nagrody wykorzystują mechanizm, który już istnieje i stale działa” – dodał Kroc, który jest również studentem medycyny na New York University Grossman School of Medicine.

Do badań, opublikowane online 9 sierpnia w czasopiśmie Natura, Zespół badawczy dał dziesiątkom myszy dostęp do koła, na którym mogły biegać lub odpoczywać do woli. Czasami naukowcy podawali zwierzętom wodę do picia. Następnie zarejestrowali aktywność mózgu gryzoni i zmierzyli ilość dopaminy i acetylocholiny uwalnianych w różnych momentach.

Zgodnie z oczekiwaniami, smakołyki stworzyły typowe wzorce uwalniania dopaminy i acetylocholiny stymulowane nagrodą. Jednak zespół zauważył również, że na długo przed otrzymaniem hydroterapii dopamina i acetylocholina już podążały za cyklami „pływowymi” mniej więcej dwa razy na sekundę, przy czym poziom jednego hormonu spadał, podczas gdy drugi rósł. Crook zauważa, że ​​ten wzór utrzymywał się niezależnie od tego, czy gryzonie biegły, czy stały w miejscu. Dodaje, że podobne fale mózgowe zaobserwowano u ludzi w okresach introspekcji i odpoczynku.

„Te odkrycia mogą pomóc wyjaśnić, w jaki sposób mózg uczy się i trenuje samodzielnie, bez potrzeby stosowania zewnętrznych bodźców” – powiedział główny autor badania i neurobiolog Nicholas Tretsch. „Być może ten pulsujący obwód pobudza mózg do myślenia i wyciągania wniosków z przeszłych wydarzeń”.

Jednak Tritsch, adiunkt na Wydziale Neuronauki i Fizjologii na NYU Langone Health, ostrzega, że ​​ich badania nie miały na celu sprawdzenia, czy mózgi szczurów przetwarzają informacje w taki sam sposób jak mózgi ludzi podczas tego „automatycznego” uczenia się, jak to opisuje. . .

Jednak mówi, że wyniki badań mogą również dostarczyć wglądu w nowe sposoby rozumienia stanów neuropsychiatrycznych, które zostały powiązane z nieprawidłowym poziomem dopaminy, takich jak schizofrenia, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD) i depresja.

Na przykład w schizofrenii pacjenci często mają urojenia, które są sprzeczne z rzeczywistością. Jeśli obwód dopamina-acetylocholina stale wzmacnia połączenia w mózgu, mówi Tretsch, problemy z tym mechanizmem mogą prowadzić do tworzenia zbyt wielu nieprawidłowych połączeń, co prowadzi do „uczenia się” zdarzeń, które w rzeczywistości nie miały miejsca.

Podobnie częstym objawem depresji jest brak motywacji, który utrudnia wykonywanie podstawowych czynności, takich jak wstawanie z łóżka, mycie zębów czy pójście do pracy. Autorzy twierdzą, że możliwe jest, że awaria wewnętrznego układu napędowego może przyczyniać się do tych problemów.

W rezultacie, jak mówi Tretsch, zespół badawczy planuje następnie zbadać, jak zachowują się cykle dopamina-acetylocholina w modelach zwierzęcych takich chorób psychicznych, a także podczas snu, co jest ważne dla konsolidacji pamięci.

Finansowanie badania zostało zapewnione przez NIH Grants DP2NS105553, R01MH130658, T32NS086750, T32GM007308 i T32GM136573. Dalsze fundusze zapewniły Fundacja Alfreda P. Sloana, Dana Foundation, Whitehall Foundation, Feldstein Medical Foundation oraz Felsick Scholars Prize.

Oprócz Kroc i Trich, innymi badaczami zaangażowanymi w badanie byli dr Marta Maltese. Prateek Mistry, MA; na NYU Langone i dr Xiaoli Miao; oraz dr Yulong Li w Szkole Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Pekińskiego w Pekinie.