The Lure of the Unknown (2006)

Ĉefa Teksto

Meriwether Lewis kaj William Clark pasigis jarojn laborante ĉe ĝi, Edmund Hillary kaj Tenzing Norgay grimpis Monton. Ĉiam por ĝi, Neil Armstrong flugis al la spaco kaj Robert Falcon Scott mortis pro ĝi - ebleco malkovri ion neniam antaŭe viditan. Longa tradicio de homa esplorado atestas pri la instiga forto de noveco. Evoluemaj biologoj argumentis, ke por flori, ĉiuj furaĝaj specioj devas efiki por esplori la nekonatojn (Panksepp, 1998). Tamen tia veturado manifestiĝas en la cerbo tamen ne restis certe. En ĉi tiu numero de Neŭrono, unuafoje, Bunzeck kaj Düzel (2006) montras, ke regionaj mezaj cerboj, kiuj pozitive gastigas dopaminajn neŭronojn, prefere respondas al novaj, prefere ol raraj, ekscitaj, aŭ kondutaj signifaj stimuloj (Bunzeck kaj Düzel, 2006).

Ekstere, la areo ventral tegmental (VTA) kaj substantia nigra (SN) facile mankas. Metita profunde en kurbiĝo de la cerboŝtono, ĉi tiuj kernoj gastigas la korpojn de plej multaj dopaminaj neŭronoj, kiuj innervas la striatumon kaj prefrontalan kortekson. Traktado trak studoj indikas ke dum la VTA projekcias al pli ventraj regionoj de la striato kaj prealfronta kortekso, la SN projekcias al pli dorsaj kaj lateralaj regionoj de la striato kaj prealfronta kortekso. Kvankam malgrandaj, ĉi tiuj kernoj povas praktiki vastan influon. Ja de interne la vivo sen ĉi tiuj mezcerbaj neŭronoj estas ege facila. Ekzemple, ambaŭ organikaj lezoj (pro Parkinson-malsano) kaj sintezaj lezoj (pro nedece fabrikitaj drogoj) de la SN / VTA kondukas al mensa kaj fizika senmoveco.

Dum studoj pri lesio sugestu, ke dorsaj vojoj innervataj de la SN ludu rolon en movado, ventraj vojoj innervataj de la VTA ludas malpli komprenitan rolon en instigo (Haber and Fudge, 1997). Iuj eminentaj teorioj hipotezas, ke aktiveco en ĉi tiu ventra vojo donas "salecon" al stimuloj (Berridge kaj Robinson, 1993). Tamen teoriistoj malsimile difinis, konfuzante empiriajn provojn izoli la funkcion de ĉi tiuj kernoj. Ekzemple, iuj difinoj de beleco alvokas novecon, aliaj alvokas kondutan gravecon, kaj aliaj tamen alvokas ekscitiĝon.

Ĉi tie Bunzeck kaj Düzel operacie difinas "salecon" laŭ kvar malsamaj manieroj. Dum akiro de eventaj rilataj fMRI, la enketistoj montris al subjektoj bildojn de vizaĝoj aŭ subĉielaj scenoj enkorpigantaj malsamajn atributojn de saleco kaj poste mezuris la SN / VTA-respondon al ĉi tiuj malsamaj stimuloj. Unua grupo de bildoj estis romano, aŭ neniam antaŭe vidita. Dua grupo de bildoj estis konduteme grava, postulante butonon premi. Tria grupo de bildoj estis negativa kaj tial oni supozis esti ekscitanta (t.e., negativan esprimon kaze de vizaĝoj, aŭ aŭto-akcidenton kaze de scenoj). Kvara grupo de bildoj estis distingita, sed aperis pli ol unufoje (nomataj "neŭtralaj neparaĵoj"). Ne vidinte unu el ĉi tiuj bildoj, subjektoj vidis ripetan neŭtralan bildon por la ceteraj du trionoj de la provoj. Bildoj aperis ĉirkaŭ ĉiu 3 s.

La enketistoj trovis, ke inter ĉiuj bildoj, novaj bildoj plej potence aktivigis la SN / VTA, kaj ankaŭ partojn hipocampo kaj striatumo, sugestante ke SN / VTA-aktivado respondis al noveco prefere ol aliaj specoj de saleco. Aliaj specoj de bildoj varbis aliajn regionojn. Iom mirinde, konsiderante la pozitivan rolon de dopaminaj projekcioj en moviĝo, bildoj postulantaj motoran respondon ne potence aktivigis la regionojn SN / VTA, anstataŭe varbante motorcirkviton implikantan la ruĝa kerno, taŭmoKaj motora kortekso. Negativaj bildoj ankaŭ ne potence aktivigis la SN / VTA, anstataŭe pli fortike aktivigis aliajn regionajn mezkorpojn (t.e. la locus coeruleus) kaj la amigdala. Finfine, kompare kun la ripetita bildo, la neŭtra oddball aktivigis la hipokampon, same kiel aliajn regionojn kiel la antaŭa cingulado.

La enketistoj ankaŭ ekzamenis, ĉu noveco plibonigas memoron. Hipokampa aktivigo estis asociita kun kodigado de memoroj en fMRI-studoj (Brewer et al., 1998, Wagner et al., 1998), kaj novaj bildoj aktivigis ĉi tiun regionon same kiel la SN / VTA. Ĉi tio kondukas al la enferenco, ke subjektoj montru superan memoron por novaj bildoj. Fakte, ili ne faris. Anstataŭe, kiel en aliaj esploroj (Ranganath kaj Rainer, 2003), subjektoj memoris familiarajn bildojn pli bone ol romanaj bildoj. Tamen, en aparta eksperimento, la enketistoj trovis interesan kuntekstan efikon, en kiu familiaraj bildoj interkaptitaj kun novaj bildoj akiris transigan memorperdon, detale 20 minutojn sed ne 1 tagon poste. Ĉi tiu trovo povas esti kontrastata kun tiuj de aliaj lastatempaj studoj, kiuj montras, ke rekompencaj signaloj kunaktivas la SN / VTA kaj hipokampon, kio plibonigas longtempan memoron ne nur por la indikiloj (Wittmann et al., 2005), sed ankaŭ por bildoj, kiuj sekvas ilin (Adcock et al., 2006).

Kune, ĉi tiuj trovoj eble informas ekscitan novan korpan esploradon, kiu provas ligi instigon kaj memoron. Lastatempa teorio postulas, ke du cirkvitoj formas buklon, per kio noveco povas antaŭenigi memoron (Lisman kaj Grace, 2005). En la unua malsuprenira cirkvito, noveco aktivigas la hipokampon, kiu sinapsas sur la SN / VTA per subkortaj vojoj, kiuj trapasas la ventra striatum. Dua suprenira cirkvito kompletigas la buklon, en kiu la aktivigita SN / VTA liberigas dopaminon en la hipokampo antaŭeniganta enmemorigon de la nova stimulo. La nunaj trovoj provizas partan subtenon por la bukla teorio. Ili estas konformaj al rekrutado de la unua cirkvito, en kiu hipokampo, striato kaj SN / VTA estas aktivigitaj per noveco. Tamen ili ne konformas al varbado de la dua cirkvito, ĉar novaj stimuloj ne pli bone memoris. Tamen ekzistis transira akcelado en memoro por familiaraj stimuloj en la kunteksto de novaj stimuloj. Ĉar aliaj studoj pri fMRI sugestas, ke rekompencaj signaloj aktivigas ĉi tiun duan cirkviton, kiu konformas al plibonigita kodigo de postaj stimuloj, povas esti, ke novaj stimuloj mem ne pli bone memoras, sed metas la cerbon en akceptebla stato por memori kio estas venonta (kiu povus esti persista romano stimulo aŭ io alia) (Dayan, 2002, Knutson kaj Adcock, 2005). Tia mekanismo povus esti tre utila al antaŭdiro, furaĝado de bestoj (Kakade kaj Dayan, 2002).

La trovoj ankaŭ levas demandojn pri la rekompenca valoro de romanaj bildoj. Ekzemple, ĉu subjektoj preferis romanajn bildojn al malpli da romanoj, negativaj emociaj, aŭ konduteme postulantaj bildoj? La studo ne korpigis pozitivajn emociajn bildojn, kiuj eble provizos interesan estontan komparon kun novaj bildoj. Oni povus antaŭdiri, ke kaj novaj kaj pozitivaj bildoj povus aparte aktivigi la SN / VTA. Alternative, se la novecaj efikoj estas mediaciitaj de la rekompenca valoro de noveco, oni povus antaŭdiri, ke pozitivaj bildoj, enigitaj en la sama eksperimento, povus "ŝteli" SN / VTA-aktivadon de novaj stimuloj.

Sekve de daŭra teknologia progresado, ankoraŭ restas defioj pri bildigo de SN / VTA-agado kun fMRI. La SN / VTA estas malgrandaj, kaj kvankam fMRI-esploristoj konvinke raportis aktivadon en ĉi tiuj regionoj (Adcock et al., 2006, Knutson et al., 2005, Wittmann et al., 2005), pli malgrandaj vaksaj grandecoj kaj spacaj glataj kernoj estas sendube ordaj. Aldone, la SN / VTA kuŝas najbara al histo-interfaco kaj rekte super la pulsaj arterioj de la rondo de Willis, kiu videble moviĝas precipe ĉi tiuj ventraj regionoj de la cerbo (Dagli et al., 1999). Specialaj rimedoj por trakti la pulsojn estas en disvolvo kaj eble reduktos bruon en ĉi tiuj regionoj, inkluzive de kardia korpa specimeno dum akiro de bildo (Guimaraes et al., 1998) aŭ postakcia filtrado kun la kora ritmo (Glover et al., 2000). Fine, kiel rimarkis multaj aliaj (Logothetis kaj Wandell, 2004), pliiĝoj en fMRI sango-oksigeno-nivelo dependa (BOLD) signalo prezentas interpretan dilemon en ĉu ili reflektas enirantajn signalojn, elirantajn signalojn aŭ iun kombinaĵon de la du. Lastatempaj elektrofisiologiaj studoj komencas sugesti, ke pliigita BOLD-aktivigo ĉefe indeksas postsinaptajn ŝanĝojn pro neŭra enigo, kio nature levas la demandon, ke aliaj regionoj informas la VTA pri la alveno de nova stimulo.

Esplorado ne estas limigita al fizikaj limoj kaj fremdaj teroj. Galileo Galilei kaj Isaac Newton povus probable identiĝi kun la ekscito de rigardado por la unua fojo en antaŭe nekonataj mondoj. Komencante spuri ligojn inter noveco, rekompenco kaj memoro, Bunzeck kaj Düzel donis al ni bonan komencon por kompreni la instigon, kiu gvidas esploristojn kaj sciencistojn egale.