Новый свет пролился на нейронные цепи, связанные с поведением, обучением и дисфункцией

By Алина Игнатенко No comments

Новый свет на нейронных цепях, связанных с поведением, обучением и дисфункцией
                Исследования показывают, что нейроны D1 и D2 в стриатуме могут быть связаны с обучением и познанием, а не просто с двигательной силой. Кредит: Shutterstock

Ученые из UNSW Sydney в Decision Neuroscience Lab сделали важное открытие о том, как мозг влияет на поведение, что ставит под сомнение теорию, которая существует уже 30 лет.
                                                                                       

И результаты могут однажды иметь ключевое значение для нашего подхода к лечению заболеваний головного мозга, таких как болезнь Паркинсона, или для лечения таких состояний, как синдром Туретта.

В статье, опубликованной сегодня в престижном журнале Science, исследовательская группа доктора Мириам Матамалес и доктора Джея Бертран-Гонсалеса вместе с директором нейробиологической лаборатории, профессором Scientia Бернаром Баллайном, хотели определить взаимосвязь между двумя основными типами нейронов, обнаруженных в стриатуме, основной области мозга, ответственной за произвольное движение животных и человека.

Они организовали эксперименты по наблюдению за мышами, в то время как они изучили новые действия, которые привели к вознаграждению пищи, а затем исследовали активность этих нейронов в больших областях полосатого тела. Они специально изучили активность двух классов нейронов в этой области — тех, которые экспрессируют рецепторы допамина D1 или D2.

В течение последних трех десятилетий считалось, что эти D1- и D2-нейроны оказывают независимое влияние на добровольные действия, соответственно инициируя и подавляя поведение, направленное на вознаграждение. При изучении того, как эти два типа нейронов стали активными во время обучения, команда начала обнаруживать неожиданно высокую степень взаимодействия между ними, что происходило локально, в самом стриатуме.

Момент лампочки

В качестве примера поведения, при котором эти нейроны будут активны, доктор Матамалес предлагает простой, но распространенный сценарий входа в комнату и включения выключателя света, чтобы обнаружить, что свет не работает.

«Итак, вы входите в комнату, щелкаете выключателем, даже не задумываясь об этом, и света нет», — говорит она. «Вы узнаете, что что-то изменилось, и таким образом поведенческая реакция должна быть изменена этим обучением. Нас интересует, какие изменения в мозге необходимы, чтобы обновить это обучение, чтобы понять:» О, лампочка перегорела, я должен остановиться щелкнув выключателем, ожидая, что свет загорится. Хотя это может показаться тривиальным на одном уровне, такая пластичность в процессах принятия решений происходит постоянно. Обновление обучения для контроля наших действий является критическим аспектом функций мозга, приобретенных в ходе эволюции, чтобы остановить нас, тратя впустую ценную энергию, повторяя задание без награды. «

Профессор Баллин объясняет, что в настоящее время предварительное изучение поведения, связанного с одним результатом, приостанавливается, а обновленная версия, относящаяся к изменению среды, переписывается.

«Это регулирование добровольных действий заключается не в том, чтобы избавиться от знаний или поведения или заменить их, а в том, чтобы более эффективно останавливать действия, которые используют энергию без вознаграждения», — говорит он. «У вас есть нейрон, D1-нейрон, который вовлечен в получение и поддержание текущего поведения, и другой, D2-нейрон, который занимается обновлением этого поведения, когда происходят изменения в окружающей среде. И что меняет игру, так это то, что это критическое взаимодействие происходит в стриатуме, а не вниз по течению в более отдаленных моторных структурах мозга, как считалось ранее. «

Переосмысление здоровья мозга

Профессор Баллин говорит, что это новое понимание того, что нейроны D1 и D2 смешиваются в полосатом теле во время обучения, может иметь важные последствия для медицины и даже для нашей концепции того, как добровольные действия приобретаются и изменяются.

«Наше исследование показывает, что вся теория функционирования базальных ганглиев, с которой люди работали, чтобы попытаться лечить различные заболевания, серьезно неполна», — говорит он.

Заболевания, связанные с функцией базальных ганглиев, включают болезнь Паркинсона и Хантингтона, деменцию, дистонию, синдром Туретта и обсессивно-компульсивное расстройство.

р. Бертран-Гонсалес предполагает, что ключ к пониманию, по крайней мере, некоторых из этих условий можно найти в функциях стриатума, связанных с обучением.

«Большая часть дисфункции базальных ганглиев проявляется в более позднем возрасте, и для ее решения требуются годы», — говорит он. «Некоторые условия выражаются аберрантным поведением, когда движения или целые действия, которые должны быть запрещены, не запрещены, возможно, потому, что они никогда не учились задерживаться в стриатуме, или потому что это обучение было недостаточным. В таких случаях, в дополнение к простой попытке чтобы противостоять неконтролируемым двигательным движениям, нам, возможно, следует изучить более прогрессивную терапию, которая пытается исправить это раннее обучение. Я думаю, что мы должны добавить перспективу обучения практически ко всем методам лечения дисфункции базальных ганглиев. В конце концов, большинство нашего текущего поведения больше не чем изучение «работа в процессе.»

Целевое лекарство

Профессор Баллин отмечает, что при наличии заболеваний, связанных с базальными ганглиями, полосатое тело может стать новой целевой областью для медицинского вмешательства.

«Мы считаем, что эти результаты могут перенаправить лечение расстройств базальных ганглиев в стриатум», — говорит профессор Баллин. «Одна из самых захватывающих частей этого исследования заключается в том, что оно говорит об определенных связях между определенными нейронами в определенной структуре. Таким образом, оно действительно дает отличную информацию о цели лечения и дает нам новые способы думать об этих проблемах».

р. Матамалес говорит, что, хотя исследование вселяет надежду на новые способы лечения проблем со здоровьем, связанных с функционированием мозга, предстоит еще много исследований, прежде чем наблюдения на мышах будут воспроизведены на людях.

«Интересно думать, что когда-нибудь наше новое понимание может быть использовано для более глубокой оценки проблем в мозге», — говорит она. «Но самое важное, что вы можете сказать об этой работе прямо сейчас, — это то, что мы предоставляем больше доказательств того, что эти нейроны в полосатом теле связаны с обучением и познанием, а не просто с двигательной силой».

«Надеемся, что это приведет к дальнейшим прорывам, которые помогут нам понять, как мозг учится и как мы адаптируем наше поведение к окружающей среде.»/p>

Добавить комментарий