Serotoninas gerina mokymąsi, ne tik nuotaiką
Neuromediatorius serotoninas yra susijęs su nuotaikos kontrole, nors jis taip pat padeda reguliuoti įvairias kitas funkcijas, tokias kaip miegas ir seksualinis potraukis. Nauji tyrimai atskleidė dar vieną serotonino vaidmenį: padidino mokymosi greitį.
Nors serotonino kiekio svyravimai yra susiję su nuotaikos sutrikimais, tokiais kaip depresija, mes vis dar nežinome tiek daug apie visus šio neuromediatoriaus vaidmenis.
Kai kuriuose ankstesniuose tyrinėjimuose tai siejama su atmintimi ir neuroplastika, arba su smegenų gebėjimu nuolat prisitaikyti per visą žmogaus gyvenimą, kad būtų išsaugota sveikata ir pažinimo funkcijos.
Dabar mokslininkai, apėmę dvi institucijas - Champalimaudo nežinomybės centrą (CCU) Lisabonoje (Portugalija) ir Londono universiteto koledžą (UCL) Jungtinėje Karalystėje, gilinosi ir nustatė, kad serotoninas taip pat dalyvauja mokymosi procesuose.
Tiksliau tariant, atrodo, kad tai prisideda prie naujos informacijos išmokimo greičio, kaip tyrėjai paaiškina dabar žurnale paskelbtame straipsnyje Gamtos komunikacijos.
Tyrime, atliktame naudojant pelių modelį, buvo išbandyta, kaip greitai gyvūnai sugebės pritaikyti savo elgesį tam tikroje situacijoje. Atrodė, kad serotoninas vaidina svarbų vaidmenį šiame procese.
"Tyrimas parodė, kad serotoninas padidina mokymosi greitį", - aiškina tyrimo bendraautorė Zachary Mainen iš CCU.
"Kai serotonino neuronai buvo suaktyvinti dirbtinai, naudojant šviesą, pelės greičiau pritaikė savo elgesį tokioje situacijoje, kuriai reikalingas toks lankstumas", - priduria jis.
"Tai reiškia, kad jie suteikė daugiau svorio naujai informacijai ir todėl greičiau pakeitė savo nuomonę, kai šie neuronai buvo aktyvūs".
Zachary Mainenas
Dvi mokymosi strategijos
Siekdami ištirti gyvūnų mokymosi procesus ir greitį, mokslininkai pelėms iškėlė mokymosi užduotį, kurios tikslas buvo rasti vandens.
„Gyvūnai buvo dedami į kamerą, kur jie turėjo įkišti vandens dozatorių į kairę pusę arba į dešinę - kuris su tam tikra tikimybe tada išleis vandenį arba ne“, - sako tyrimo autorė Madalena Fonseca iš CCU, paaiškindamas eksperimento šabloną.
Pelės vis bandė gauti vandens iš dozatorių, ir jie sužinojo, kaip jie greičiausiai jį ras, remdamiesi bandymais ir klaidomis. Tačiau, komanda pastebėjo, kad kiek laiko gyvūnai laukė tarp bandymų, tai galėjo skirtis.
Kartais gyvūnai dar kartą bandė gauti vandens iškart po to, kai jau bandė, o kartais jie laukė ilgiau prieš kitą bandymą.
Mokslininkai taip pat pastebėjo, kad pelės linkusios ilgiau laukti tarp bandymų dienos eksperimentinės sesijos pradžioje ir pabaigoje.
Tai paskatino mokslininkus kelti hipotezę, kad seanso pradžioje gyvūnai vis dar gali būti gana išsiblaškę ir nesidomintys atliekama užduotimi, „galbūt tikėdamiesi išeiti iš eksperimentinės kameros“, kaip rašo tyrimo autoriai.
Vėliau, pasibaigus užsiėmimui, pelėms gali trūkti motyvacijos toliau ieškoti vandens, nes iki to laiko jos jau galėjo būti pilnos.
Tokiu būdu pastebėtas kintamumas galiausiai paskatino komandą suprasti, kaip serotoninas gali paveikti mokymąsi ir sprendimų priėmimą.
Atsižvelgdami į pelių pageidaujamą laukimo laiką tarp bandymų rasti vandens, jie taip pat taikė vieną iš dviejų rūšių strategijų, kad padidintų bandymų sėkmės tikimybę.
Darbinė atmintis ir ilgalaikė atmintis
Likus laukimo laiko tarpams tarp gyvūnų bandymų, mokslininkai pastebėjo, kad pelės savo strategiją linkusios grįsti ankstesnio bandymo rezultatais - sėkmingais ar nesėkmingais.
Tai yra, jei pelėms būtų ką tik pavykę gauti vandens iš vieno dozatoriaus, jos vėl bandytų tą patį. Jei šis nepavyktų, jie pereitų prie kito dozatoriaus. Šis požiūris vadinamas „laimėk, pabūk - pralaimėk - perjunk“ strategija.
Jei laukimo laikas tarp bandymų buvo ilgesnis, pelės dažniau pasirinko remdamosi sukaupta praeities patirtimi.
Tyrėjai paaiškina, kad tai reiškia, kad pirmuoju atveju pelės naudojo savo darbinę atmintį arba trumpalaikės atminties tipą, kuris lemia adaptyvų sprendimų priėmimą remiantis tiesiogine patirtimi.
Tačiau pastaruoju atveju gyvūnai naudojo savo ilgalaikę atmintį, pasiekdami jau sukauptas žinias, kurios buvo sukurtos laikui bėgant.
Serotoninas daro mokymąsi efektyvesnį
Naudojant optogenetiką - metodą, kuri naudoja šviesą, kad būtų galima manipuliuoti gyvų ląstelių molekulėmis, - CCU tyrėjai paskatino serotoniną gaminančias ląsteles pelių smegenyse, kad sužinotų, kaip padidėjęs šio neuromediatoriaus lygis gali paveikti gyvūnų elgesį mokantis.
Išanalizavę sukauptus duomenis, atsižvelgdami į laukimo laiko intervalus tarp pelių tyrimų, jie padarė išvadą, kad didesnis serotonino kiekis sustiprino, kaip efektyviai gyvūnai mokėsi iš ankstesnės patirties. Tačiau tai buvo taikoma tik tiems pasirinkimams, kurie buvo padaryti ilgesniais laukimo intervalais.
"Serotoninas visada stiprina mokymąsi iš atlygio, tačiau šis poveikis akivaizdus tik esant gyvūnų pasirinkimo pogrupiui", - pažymi tyrimo bendraautorius Masayoshi Murakami, CCU.
„Daugumoje bandymų, - priduria UCL tyrėjas Kiyohito Iigaya, - pasirinkimą lėmė„ greita sistema “, kai gyvūnai laikėsi pergalės, pasilikimo, pralaimėjimo ir perjungimo strategijos. Tačiau atlikus nedidelį bandymų skaičių, mes nustatėme, kad ši paprasta strategija visiškai nepaaiškino gyvūnų pasirinkimo “.
„Šių bandymų metu, - sako jis, - mes vietoj to nustatėme, kad gyvūnai laikėsi savo„ lėtos sistemos “, kurioje jų pasirinkimą paveikė daugelio bandymų atlygio istorija ir ne tik naujausi bandymai.“
"Be to," priduria Iigaya, "serotoninas paveikė tik šiuos pastaruosius pasirinkimus, kai gyvūnas laikėsi lėtos sistemos".
Ryšiai su nuotaika ir elgesiu
Autoriai taip pat mano, kad išvados gali paaiškinti, kodėl selektyvūs serotonino reabsorbcijos inhibitoriai (SSRI) - vaisto tipas, didinantis serotonino kiekį ir vartojamas depresijai gydyti - yra efektyviausi, kai jie naudojami kartu su kognityvine elgesio terapija (CBT).
Nors SSRI gydo depresiją, spręsdami smegenų cheminį disbalansą, CBT tikslas yra pakeisti elgesio reakcijas, siekiant pagerinti depresijos simptomus.
"Mūsų rezultatai rodo, kad serotoninas padidina smegenų plastiškumą, darydamas įtaką mokymosi greičiui", - tyrimo autoriai rašo savo paskelbto straipsnio išvadoje.
Jie priduria: „Tai rezonuoja, pavyzdžiui, tuo, kad gydymas SSRI gali būti veiksmingesnis, kai jis derinamas su vadinamąja kognityvine elgesio terapija, kuri skatina atsisakyti pacientų įpročių“.
