Davranış, öğrenme ve işlev bozukluğu ile ilgili nöronal devrelere yeni ışık

UNSW Sydney'in Karar Nörobilim Laboratuvarı'ndaki bilim adamları, beynin 30 yıldır var olan teoriye meydan okuyan davranışları nasıl etkilediği konusunda büyük bir keşifte bulundular.

Ve bulgular bir gün, Parkinson gibi beyne bağlı hastalıkları tedavi etme veya Tourette sendromu gibi durumlarla başa çıkma şeklimiz üzerinde önemli sonuçlar doğurabilir.

Bugün prestijli Science dergisinde yayınlanan bir makalede , Dr. Miriam Matamales ve Dr. Jay Bertran-Gonzalez'in araştırma ekibi, Nörobilim Laboratuvarı Direktörü, Scientia Profesörü Bernard Balleine ile birlikte iki ana nöron türü arasındaki ilişkiyi belirlemek istedi. bulundu striatum , hayvan ve insanlarda gönüllü hareketten sorumlu beynin önemli bir alanda.

Gıda ödülüne yol açan yeni eylemler öğrenirken fareleri gözlemlemek için deneyler oluşturdular, daha sonra bu nöronların striatumun geniş bölgelerindeki aktivitelerini incelediler. Özellikle bu alandaki iki nöron sınıfının - D1 veya D2 tip dopamin reseptörlerini ifade eden aktivitelerine baktılar.

Son otuz yıldır, bu D1- ve D2-nöronlarının sırasıyla gönüllü eylem üzerinde bağımsız bir etkiye sahip oldukları ve ödül arama davranışını başlattığı ve engellediği düşünülmüştür. Bu iki tür nöronun öğrenme sırasında nasıl aktif hale geldiğini incelerken, ekip striatumun kendisinde yerel olarak gerçekleşen beklenmedik derecede yüksek bir etkileşim bulmaya başladı.

Ampul anı

Bu nöronların aktif olacağı bir davranış örneği için, Dr. Matamales, bir odaya girmenin ve ışığın işe yaramadığını bulmak için bir ışık anahtarına dokunmanın basit ama yaygın bir senaryosunu önerir.

“Yani bir odaya giriyorsun, düşünmeden bile düğmeye basıyorsun ve ışık yok” diyor. “Bir şeylerin değiştiğini öğreniyorsunuz ve bu nedenle davranışsal tepki bu öğrenme ile değiştirilmelidir. İlgimizi çeken şey, beynin değişmesini öğrenmeyi güncellemek için gerekli olan şeydir, 'oh, ampul patladı, durmalıyım ışığın devam etmesini bekleyen düğmeye hafifçe vurun. ' Bu her ne kadar önemsiz gibi görünse de, karar alma süreçlerinde bu tür bir plastiklik her zaman devam ediyor, eylemlerimizi kontrol etmek için öğrenmeyi güncellemek, evrim yoluyla edinilen beyin fonksiyonunun kritik bir yönüdür ve tekrar ederek değerli enerji israfını engellemek için ödül için bir görev değil. "

Profesör Balleine, olan bitenin, bir sonuca bağlı davranışlar hakkında önceden öğrenmenin bekletilirken, ortamdaki değişiklikle ilgili güncellenmiş bir versiyonun yeniden yazıldığını açıklıyor.

"Bu gönüllü eylem düzenlemesi, bilgi ya da davranıştan kurtulmak ya da değiştirmekle ilgili değildir, ödül olmadan enerji kullanan eylemleri durdurmada daha verimli olmaktır," diyor. "Bir nöron var, D1-nöron, devam eden davranışları elde etmek ve sürdürmekle ilgilenen bir diğeri, D2-nöronu, çevrede değişiklikler olduğunda bu davranışı güncellemekle meşgul. Ve oyunun değişmesi, bu kritik etkileşim striatumda devam ediyor, daha önce düşünüldüğü gibi beynin daha uzak motor çıkış yapılarında aşağı doğru değil. "

Beyin Sağlığını Yeniden Düşünmek

Profesör Balleine, öğrenme sırasında striatumda birbirine karışan D1 ve D2 nöronlarının bu yeni anlayışının tıp için önemli etkileri olabileceğini ve hatta gönüllü eylemlerin nasıl elde edileceği ve değiştirilebileceği kavramımızın olabileceğini söylüyor.

"Araştırmalarımız, insanların çeşitli hastalıkların tedavisi ve tedavisi için birlikte çalıştığı bazal gangliyonlar fonksiyonunun tüm teorisinin ciddi şekilde eksik olduğunu gösteriyor."

Bazal gangliyon fonksiyonu ile ilişkili hastalıklar arasında Parkinson ve Huntington hastalığı, demans, distoni, Tourette sendromu ve obsesif kompulsif bozukluk yer alır.

Bertran-Gonzalez, bu koşulların en azından bazılarını anlamanın bir ipucunun striatumun öğrenmeyle ilgili işlevlerinde bulunabileceğini ileri sürmektedir.

"Çoğu bazal gangliyon disfonksiyonu daha sonra yaşamda ortaya çıkar ve yerleşmesi yıllar alır" diyor. "Bazı koşullar, belki de striatumda asla inhibe edilmeyi öğrenmedikleri ya da öğrenmenin yetersiz olduğu için hareketlerin veya tüm eylemlerin engellenmediği anormal davranışlarla ifade edilir. Bu gibi durumlarda, basitçe denemeye ek olarak kontrolsüz motor hareketlere karşı koymak için, belki de bu erken öğrenmeyi düzeltmeye çalışan daha ilerici bir terapi keşfetmeliyiz, bence hemen hemen tüm bazal gangliyon disfonksiyonu tedavilerine bir öğrenme perspektifi eklemeliyiz. öğrenmenin 'devam eden çalışma'dan'

Hedeflenen ilaç

Profesör Balleine, bazal gangliyonlarla ilgili sağlık koşullarında, striatumun tıbbi müdahale için yeni hedef alan olabileceğini belirtiyor.

Profesör Balleine, "Bu bulguların bazal gangliyon bozukluklarının tedavisini striatuma yeniden hedefleme potansiyeline sahip olduğuna inanıyoruz." "Bu araştırmanın en heyecan verici kısımlarından biri, belirli bir yapı içindeki belirli nöronlar arasındaki belirli bağlantılarla konuşmasıdır. Bu yüzden gerçekten tedavi için mükemmel hedefleme bilgileri verir ve bu sorunları düşünmek için bize yeni yollar verir."

Dr. Matamales, araştırma beyin fonksiyonu ile ilgili sağlık sorunlarını tedavi etmek için yeni yollar umut ederken, farelerde gözlemlerin insanlarda çoğaltılmasından önce hala birçok araştırma olduğunu söylüyor.

“Yeni anlayışımızın bir gün beyindeki problemleri daha derinlemesine hedeflemek için kullanılabileceğini düşünmek heyecan verici” diyor. "Ama şu anda bu çalışma hakkında söyleyebileceğiniz önemli şey , striatumdaki bu nöronları sadece motor gücü yerine öğrenme ve bilişle ilişkilendirmek için daha fazla kanıt sağladığımızdır .

"Umarım bu, beynin nasıl öğrendiğini ve davranışlarımızı çevremize nasıl adapte ettiğimizi anlamamıza yardımcı olacak daha ileri gelişmelere yol açacaktır ."