Περίληψη: Οι ερευνητές αποκάλυψαν την ικανότητα του εγκεφάλου να δίνει προτεραιότητα στις ανάγκες έναντι των επιθυμιών χρησιμοποιώντας το σύστημα ανταμοιβής της ντοπαμίνης.
Η μελέτη αυτή, η οποία παρατηρεί τη μεταπήδηση ενός αρσενικού σπίνου από το σβήσιμο της δίψας στο φλερτ, όταν βρίσκεται αντιμέτωπο με ένα θηλυκό, ρίχνει φως στην ευέλικτη φύση του συστήματος ντοπαμίνης.
Το εύρημα αυτό όχι μόνο διευρύνει την κατανόηση του ρόλου της ντοπαμίνης στις πολύπλοκες συμπεριφορές, αλλά θα μπορούσε επίσης να καθοδηγήσει την εξέλιξη των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης.
Βασικά στοιχεία:
- Το σύστημα ντοπαμίνης του εγκεφάλου μπορεί να προσαρμόζεται δυναμικά ώστε να θέτει προτεραιότητες μεταξύ ανταγωνιστικών αναγκών.
- Μια νέα τεχνολογία που περιλαμβάνει οπτική καταγραφή και έναν τροποποιημένο ιό επέτρεψε στους ερευνητές να παρατηρούν τα επίπεδα ντοπαμίνης για παρατεταμένες περιόδους, οδηγώντας σε αυτή την ανακάλυψη.
- Όταν ένας μοναχικός και διψασμένος αρσενικός σπίνος βλέπει ένα θηλυκό, το σύστημα ντοπαμίνης του προσαρμόζεται και η εστίασή του μετατοπίζεται από το να πίνει νερό στο να φλερτάρει το θηλυκό.
Πηγή: Πανεπιστήμιο Κορνέλ
Ενώ πολλές μελέτες έχουν διερευνήσει τη νευροεπιστήμη πίσω από τον τρόπο με τον οποίο ένα ζώο μαθαίνει να επιτυγχάνει έναν στόχο, όπως το να ψάχνει να βρει νερό όταν διψάει, καμία δεν έχει κατανοήσει τον τρόπο με τον οποίο τα ζώα επιλέγουν μεταξύ πολλών ανταγωνιστικών αναγκών – μέχρι τώρα.
Μια μελέτη υπό την ηγεσία του Πανεπιστημίου Κορνέλ, που δημοσιεύθηκε στις 27 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature, χρησιμοποίησε προηγμένες τεχνικές που ανέπτυξαν οι ερευνητές για να παρακολουθήσουν το σύστημα ανταμοιβής ντοπαμίνης του εγκεφάλου και διαπίστωσε – για πρώτη φορά – ότι το σύστημα αυτό συντονίζεται ευέλικτα προς τον πιο σημαντικό στόχο όταν αντιμετωπίζει πολλαπλές ανταγωνιστικές ανάγκες.
Στη μελέτη, όταν ένας μοναχικός και διψασμένος αρσενικός σπίνος συνάντησε ένα θηλυκό, η δίψα του μειώθηκε και αντ’ αυτού εστίασε την προσοχή του σε αυτήν, μια μετατόπιση που αντανακλάται στο σύστημα ντοπαμίνης.
Παράλληλα με τη διεύρυνση της κατανόησης του τρόπου με τον οποίο οι νευρώνες και τα μονοπάτια της ντοπαμίνης επηρεάζουν τη σύνθετη συμπεριφορά, το εύρημα μπορεί επίσης να βοηθήσει στην ανάπτυξη νέων συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης που μιμούνται τα νευρωνικά δίκτυα και τα κυκλώματα ανταμοιβής της ντοπαμίνης.
“Αυτό που κάναμε και ήταν καινούργιο, απ’ όσο γνωρίζω, είναι ότι μας ενδιέφερε λιγότερο το πώς ένα ζώο επιτυγχάνει έναν συγκεκριμένο στόχο και περισσότερο το τι συμβαίνει όταν υπάρχουν πολλαπλοί στόχοι”, δήλωσε ο Τζέσι Γκόλντμπεργκ, αναπληρωτής καθηγητής νευροβιολογίας και συμπεριφοράς και κύριος συγγραφέας της μελέτης.
Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι ερευνητές μελετούν τις σχέσεις μεταξύ της ντοπαμίνης και της μάθησης. Οι νευρώνες της ντοπαμίνης πυροδοτούνται ως απάντηση στις ανταμοιβές που ικανοποιούν ποικίλες ανάγκες, όπως η πείνα, η δίψα, η μοναξιά, η γλώσσα και η εκμάθηση τραγουδιών, για να αναφέρουμε μερικές από αυτές. Με την ανταμοιβή, όπως το νερό όταν διψάτε, οι νευρώνες της ντοπαμίνης παρουσιάζουν μια έκρηξη δραστηριότητας. Όλα τα ναρκωτικά του εθισμού λειτουργούν μέσω αυτού του συστήματος, δήλωσε ο Γκόλντμπεργκ.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνική που χρησιμοποιεί μεθόδους οπτικής καταγραφής και έναν τροποποιημένο ιό. Γονίδια στον ιό οδήγησαν την έκφραση φθορίζοντων αισθητήρων ντοπαμίνης, έτσι ώστε ο ιστός να φθορίζει ανάλογα με τα επίπεδα ντοπαμίνης. Οι οπτικές ίνες που τοποθετήθηκαν στον εγκέφαλο ήταν στη συνέχεια σε θέση να μετρήσουν τα επίπεδα ντοπαμίνης που αυξάνονταν και μειώνονταν καθώς τα πτηνά τραγουδούσαν, φλέρταραν θηλυκά και έπιναν νερό.
Ενώ ένα προηγούμενο σύστημα που χρησιμοποιούσε ηλεκτρόδια επέτρεπε στους ερευνητές να μετρούν τα σήματα ντοπαμίνης για έως και 30 λεπτά, αυτή η νέα μέθοδος τους επέτρεπε να μετρούν τη δραστηριότητα των νευρώνων για έως και τέσσερις ώρες συνεχόμενα επί εβδομάδες.
“Ήταν μια σημαντική τεχνική πρόοδος που επέτρεψε την ανακάλυψη”, δήλωσε ο Γκόλντμπεργκ.
Σε πειράματα, ο Γκόλντμπεργκ και οι συνεργάτες του απομόνωσαν αρσενικούς σπίνους, που είναι κοινωνικά, και τους έκαναν επίσης να διψάσουν. Το αρσενικό είχε εκπαιδευτεί να αναγνωρίζει ότι ένα φως που αναβόσβηνε σήμαινε ότι μπορούσε να πιει από το στόμιο της βρύσης και όταν το πουλί ήταν μόνο του, το σύνθημα πυροδοτούσε τόσο ένα μεγάλο σήμα ντοπαμίνης όσο και την ανάκτηση νερού. Όταν όμως προστέθηκε το θηλυκό στο κλουβί, το αρσενικό αγνόησε το σήμα και το σήμα ντοπαμίνης σταμάτησε.
“Είναι κάπως διαισθητικό, αλλά δεν είχε αποδειχθεί ρητά στο παρελθόν, ότι το φλερτ μειώνει την ανάγκη για δίψα”, δήλωσε ο Γκόλντμπεργκ.
“Και αυτό είναι σημαντικό γιατί σε ένα πολύπλοκο και φυσικό περιβάλλον οι προτεραιότητες αλλάζουν καθώς προκύπτουν νέες ευκαιρίες”. Η αλλαγή αντανακλάται τόσο στη συμπεριφορά του πουλιού όσο και στο σήμα ντοπαμίνης, είπε.
Οι ερευνητές λένε ότι τα μαθησιακά κέντρα του εγκεφάλου επανασυντονίζονται δυναμικά σε χρονικές κλίμακες από στιγμή σε στιγμή, καθώς ένα ζώο αλλάζει τις προτεραιότητές του ως απάντηση σε νέες ευκαιρίες στο περιβάλλον.
Σχετικά με αυτές τις ειδήσεις για την ντοπαμίνη και τη νευροεπιστήμη: Συγγραφέας: Δρ: Κοζλόφσκι
Πηγή: Α: Κόσκα Κοζάβα: Πανεπιστήμιο Κορνέλ
Επικοινωνία: Abby Shroba Kozlowski
neurosciencenews
