મગજના લાંબા ગાળાની પુરસ્કાર સિસ્ટમ ડોપામાઇન પર આધારિત છે
ઓગસ્ટ 5, 2013
RedOrbit.com માટે બ્રેટ સ્મિથ - તમારું યુનિવર્સ ઓનલાઇન
સમગ્ર દેશમાં કૉલેજમાંથી ગ્રેજ્યુએટ થવાથી ડ્રાઇવિંગ કરતા, તાત્કાલિક પુરસ્કાર દૃષ્ટિમાં ન હોય ત્યારે લાંબા ગાળાની ધ્યેય પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું મુશ્કેલ બને છે.
જ્વેલર નેચરમાં એક અહેવાલ મુજબ, સીઆટલ અને એમઆઈટીમાં વૉશિંગ્ટન યુનિવર્સિટીના સંશોધકોની એક ટીમએ તાજેતરમાં આ લાંબા ગાળાના ધ્યેયો પ્રાપ્ત ન થાય ત્યાં સુધી મગજ કેવી રીતે ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં સક્ષમ છે તેના વિશે નવી વિગતો મળી છે.
સંયુક્ત ટીમની સંશોધન અગાઉના અભ્યાસો પર નિર્માણ કરે છે કે જે ચેતાપ્રેષક ડોપામાઇનને મગજના વળતર પ્રણાલી સાથે જોડે છે. મોટાભાગના અગાઉના અભ્યાસોમાં તાત્કાલિક પુરસ્કારના સંદર્ભમાં ડોપામાઇનને જોવામાં સામેલ છે, નવા અભ્યાસમાં ડોપામાઇનના વધતા જતા સ્તરો મળ્યાં છે કેમ કે લેબોરેટરી ઉંદરોએ વિલંબિત સમાધાન પછી અપેક્ષિત પુરસ્કારનો સંપર્ક કર્યો છે.
ઉંદરોના મગજમાં ડોપામાઇનના સ્તરને માપવા માટે, યુ.એસ. વર્તણૂકના વૈજ્ઞાનિક પૌલ ફિલિપ્સ દ્વારા વિકસિત સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવા માટે ટીમ ફાસ્ટ-સ્કેન સાયક્લિક વોલ્ટેમેમેટ્રી (એફએસસીવી) નો ઉપયોગ કરે છે જેમાં નાના, ઇમ્પ્લાન્ટેડ ઇલેક્ટ્રોડ્સનો સમાવેશ થાય છે જે તેના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ હસ્તાક્ષરને શોધીને ડોપામાઇન એકાગ્રતાને સતત રેકોર્ડ કરે છે.
નોર્થવેસ્ટર્ન યુનિવર્સિટીના પોસ્ટ ડોક્ટરલ ન્યૂરોબાયોલોજિસ્ટ, સહ લેખક લેખક માર્ક હોવે જણાવ્યું હતું કે "અમે એફએસસીવી પદ્ધતિને સ્વીકારી છે જેથી આપણે મગજના ચાર અલગ અલગ સ્થળોએ ડોપામાઇનને એક સાથે કરી શકીએ." "દરેક તપાસ મગજની પેશીઓના નાના ભાગમાં એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર ડોપામાઇનની સાંદ્રતાને માપે છે અને સંભવતઃ હજારો નર્વ ટર્મિનલ્સની પ્રવૃત્તિને પ્રતિબિંબિત કરે છે."
વૈજ્ઞાનિકોએ ઈનામની શોધમાં માર્ગ દ્વારા તેમના માર્ગ શોધવા માટે ઉંદરોને તાલીમ આપી હતી. રસ્તાના દરેક ઉંદરના રસ્તા દરમિયાન, એક ટોન ચૉકલેટ દૂધ પુરસ્કારના અનુસંધાનમાં છૂટાછવાયાને જમણે અથવા ડાબે ફેરવવાનું સૂચન કરશે.
સંશોધન ટીમએ જણાવ્યું હતું કે તેઓ પરીક્ષણ દરમિયાન સમયાંતરે અંતરાલ વખતે ઉંદરોના મગજ દ્વારા બહાર પાડવામાં આવતી ડોપામાઇનના કઠોળ જોવાની અપેક્ષા રાખે છે. જો કે, તેઓએ શોધી કાઢ્યું હતું કે ન્યુરોટ્રાન્સમીટરનું સ્તર સતત પ્રયોગ દરમિયાન વધ્યું - ઉંચાઇના સ્તરમાં પરિણમે છે કારણ કે ઉંદરો તેના પુરસ્કાર તરફ વળ્યા છે. જ્યારે દરેક ટ્રાયલ દરમિયાન ઉંદરોની વર્તણૂક બદલાય છે, ત્યારે તેમના દ્ફોમિન સ્તરો ઈનામની ગતિ અથવા સંભાવના હોવા છતાં વિશ્વસનીય રીતે વધ્યા છે.
"તેના બદલે, ડોપામાઇન સિગ્નલ પ્રતિબિંબિત લાગે છે કે ઉંદર તેના ધ્યેયથી કેટલો દૂર છે," એન ગ્રેબેલ એમઆઈટીમાં મગજ સંશોધન પ્રયોગશાળા ચલાવે છે. "તે નજીક આવે છે, સિગ્નલ મજબૂત બને છે."
ટીમ એ પણ શોધી કાઢ્યું કે ડોપામાઇન સિગ્નલની તીવ્રતા અપેક્ષિત ઇનામના કદ સાથે સંકળાયેલી હતી. જ્યારે ઉંદરોને ચોકલેટ દૂધની મોટી સેવાની અપેક્ષા રાખવા માટે શરત આપવામાં આવી હતી, ત્યારે તેમના ડોપામાઇનનું સ્તર ઊંચી ટોચ પર વધુ ઝડપથી વધ્યું હતું.
સંશોધકોએ રસ્તાને વધુ જટિલ આકારમાં વિસ્તૃત કરીને પ્રયોગને વિવિધ કર્યો હતો જેણે ઉંદરો વધુ આગળ વધ્યા અને ઇનામ સુધી પહોંચવા માટે વધારાના વળાંક બનાવ્યાં. આ લાંબા સમય સુધી ટ્રાયલ દરમિયાન, ડોપામાઇન સિગ્નલ વધુ ધીમે ધીમે વધ્યું, પરંતુ અંતે તે પહેલાના રસ્તામાં સમાન સ્તર પર પહોંચ્યું.
ગ્રેબેઅલે જણાવ્યું હતું કે "એવું લાગે છે કે પ્રાણી તેની અપેક્ષાઓને વ્યવસ્થિત કરી રહ્યું છે, કેમ કે તે જાણે છે કે તે આગળ જઇ શકે છે."
તેણીએ સૂચવ્યું કે ભાવિ અભ્યાસો મનુષ્યોમાં આ જ ઘટનામાં જોવા જોઈએ.
ગ્રેબેબીલે કહ્યું હતું કે, "જો આપણે કંઈક આપણા પોતાના મગજમાં ન હોવું જોઈએ તો મને આઘાત લાગશે."
સંશોધન બતાવે છે કે કેવી રીતે મગજ ઇનામ પર આંખો રાખે છે
સોમવાર, 08/05/2013 - સવારે 10: 15
મગજવર્ન ઇન્સ્ટિટ્યુટ ફોર બ્રેઇન રિસર્ચ
"શું આપણે હજી ત્યાં છીએ?"
જેમ જેમણે નાના બાળકો સાથે મુસાફરી કરી હોય તેમ જાણે છે, દૂરના લક્ષ્યો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત રાખવું એ એક પડકાર બની શકે છે. મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ ટેક્નોલૉજી (એમઆઈટી) ના નવા અભ્યાસ સૂચવે છે કે મગજ આ કાર્ય કેવી રીતે પ્રાપ્ત કરે છે, અને સૂચવે છે કે ન્યુરોટ્રાન્સમીટર ડોપામાઇન લાંબા ગાળાના પારિતોષિકોના મૂલ્યને સંકેત આપી શકે છે. આ પરીક્ષણો પણ સમજાવી શકે છે કે પાર્કિન્સનની બિમારીવાળા દર્દીઓ કેમ છે કે જેમાં ડોપામાઇન સિગ્નલિંગ અવ્યવસ્થિત છે-ઘણી વખત કાર્યોને સમાપ્ત કરવા માટે પ્રેરણાને ટકાવી રાખવામાં મુશ્કેલી થાય છે.
કાર્ય કુદરતમાં વર્ણવવામાં આવ્યું છે.
પાછલા અભ્યાસોએ ડોપામાઇનને વળતર સાથે જોડ્યું છે, અને બતાવ્યું છે કે ડોપામાઇન ચેતાકોષો જ્યારે અણધારી પુરસ્કાર પ્રાપ્ત કરે ત્યારે પ્રવૃત્તિના ટૂંકા વિસ્ફોટ બતાવે છે. આ ડોપામાઇન સિગ્નલો મજબૂતીકરણના શિક્ષણ માટે મહત્વપૂર્ણ હોવાનું માનવામાં આવે છે, તે પ્રક્રિયા જેના દ્વારા પ્રાણી પુરસ્કાર તરફ દોરી જાય તેવી ક્રિયાઓ કરવા માટે શીખે છે.
લાંબા દૃષ્ટિકોણ લેતા
મોટાભાગના અભ્યાસોમાં, તે પુરસ્કાર થોડા સેકંડમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે. વાસ્તવિક જીવનમાં, પ્રસન્નતા હંમેશાં તાત્કાલિક હોતી નથી: પ્રાણીઓ વારંવાર ખોરાકની શોધમાં મુસાફરી કરે છે, અને દૂરના ધ્યેય માટે પ્રોત્સાહન જાળવવું જ જોઈએ જ્યારે તે વધુ તાત્કાલિક સંકેતોનો જવાબ આપે. મનુષ્યો માટે પણ તે જ સાચું છે: લાંબા રસ્તાના સફર પર ડ્રાઇવર અંતિમ લક્ષ્ય સુધી પહોંચવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જ્યારે ટ્રાફિક પર પ્રતિક્રિયા આપતા, નાસ્તો માટે રોકવું અને પાછળની બેઠકમાં બાળકોને મનોરંજન આપવું.
ઇન્સ્ટિટ્યુટ પ્રોફેસર એન ગ્રેબિયલની આગેવાની હેઠળની એમઆઈટી ટીમ- એમઆઇટીના મૅકગાવર્ન ઇન્સ્ટિટ્યુટ ફોર બ્રેઇન રિસર્ચમાં પણ તપાસ કરનાર છે - વિલંબિત પ્રસંશા માટેના કામના અંદાજિત અંદાજ મુજબ ડોપામાઇન કેવી રીતે બદલાય છે તે અભ્યાસ કરવાનો નિર્ણય લીધો છે. સંશોધકોએ ઇનામ સુધી પહોંચવા માટે રસ્તા પર નેવિગેટ કરવા ઉંદરોને તાલીમ આપી. દરેક ટ્રાયલ દરમિયાન એક ચંદ્ર ચૉકલેટ દૂધ પુરસ્કાર શોધવા માટે આંતરછેદ પર જમણે અથવા ડાબે ફેરવવાનું સૂચવતી સૂરને સાંભળશે.
ડોપામાઇનવાળા ચેતાકોષની પ્રવૃત્તિને માત્ર માપવાને બદલે, એમઆઇટી સંશોધકો સ્ટ્રાઇટમમાં કેટલો ડોપામાઇન છૂટો થયો તે માપવા માગે છે, એક મગજ માળખું જે મજબૂતીકરણ શીખવાની પ્રક્રિયામાં મહત્વપૂર્ણ છે. તેઓ યુનિવના પોલ ફિલિપ્સ સાથે જોડાયા. વોશિંગ્ટન, જેમણે ફાસ્ટ-સ્કેન સાયક્લિક વોલ્ટેમેમેટ્રી (એફએસસીવી) નામની એક તકનીક વિકસાવી છે જેમાં નાના, ઇમ્પ્લાન્ટ, કાર્બન ફાઇબર ઇલેક્ટ્રોડ્સ તેના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ફિંગરપ્રિન્ટના આધારે ડોપામાઇન સાંદ્રતાના સતત માપને મંજૂરી આપે છે.
ગ્રેબિયલ સાથેના ભૂતપૂર્વ સ્નાતક વિદ્યાર્થી માર્ક હોવે સમજાવે છે કે, "હવે અમે એફએસસીવી પદ્ધતિને સ્વીકારી શકીએ છીએ જેથી આપણે એક સાથે મગજમાં ચાર અલગ અલગ સ્થળોએ ડોપામાઇનને માપવી શકીએ." નોર્થવેસ્ટર્ન યુનિવ ખાતે ડિપાર્ટમેન્ટ ઑફ ન્યૂરોબાયોલોજી. "દરેક તપાસ મગજની પેશીઓના નાના ભાગમાં એક્સ્ટ્રા સેલ્યુલર ડોપામાઇનની સાંદ્રતાને માપે છે અને સંભવતઃ હજારો નર્વ ટર્મિનલ્સની પ્રવૃત્તિને પ્રતિબિંબિત કરે છે."
ડોપામાઇનમાં ધીમે ધીમે વધારો
અગાઉના કામ પરથી, સંશોધકોએ એવી અપેક્ષા રાખી હતી કે તેઓ ટ્રાયલમાં જુદા જુદા સમયે બહાર પાડેલા ડોપામાઇનના કઠોળ જોઈ શકે છે, "પરંતુ વાસ્તવમાં અમે કંઈક વધુ આશ્ચર્યજનક શોધી કાઢ્યું છે," ગ્રેબેલ કહે છે: દરેક ટ્રાયલ દરમ્યાન ડોપામાઇનનું સ્તર સતત વધતું જાય છે, પશુએ તેના ધ્યેયનો સંપર્ક કર્યો - જેમ કે પુરસ્કારની અપેક્ષામાં.
ઉંદરોનું વર્તન ટ્રાયલથી ટ્રાયલ સુધી બદલાય છે-કેટલાક રન અન્ય કરતા વધુ ઝડપી હતા, અને કેટલીકવાર પ્રાણીઓ ટૂંકમાં રોકશે-પરંતુ ડોપામાઇન સિગ્નલ ચાલી રહેલ ગતિ અથવા અજમાયશ અવધિ સાથે બદલાય નહીં. તે કોઈ વળતર મેળવવાની સંભાવના પર આધારિત નહોતું, જે પાછલા અભ્યાસો દ્વારા સૂચવવામાં આવ્યું હતું.
"તેના બદલે, ડોપામાઇન સિગ્નલ પ્રતિબિંબિત લાગે છે કે ઉંદર તેના ધ્યેયથી કેટલો દૂર છે," ગ્રેબેલ સમજાવે છે. સંશોધકોએ એવું પણ જોયું કે સિગ્નલનું કદ અપેક્ષિત પુરસ્કારના કદ સાથે સંબંધિત હતું: જ્યારે ઉંદરોને ચોકલેટ દૂધના મોટા જથ્થાને અપેક્ષિત કરવા માટે તાલીમ આપવામાં આવતી હતી, ત્યારે ડોપામાઇન સિગ્નલ ગુલાબ વધુ અંતિમ એકાગ્રતા માટે વધુ steeply.
કેટલાક પરીક્ષણોમાં ટી આકારના રસ્તાને વધુ જટિલ આકારમાં વિસ્તૃત કરવામાં આવી હતી, જેમાં પ્રાણીઓને આગળ વધવાની અને પુરસ્કાર સુધી પહોંચવા માટે વધારાના વળાંકની જરૂર હતી. આ ટ્રાયલ દરમિયાન, ડોપામાઇન સિગ્નલ વધુ ધીરે ધીરે ધીરે ધીરે ધીરે ધીરે સ્તર સુધી પહોંચ્યું હતું. ગ્રેબેઅલ કહે છે કે, "એવું લાગે છે કે પ્રાણી તેની અપેક્ષાઓને વ્યવસ્થિત કરી રહ્યું છે, કેમ કે તે જાણે છે કે તે આગળ જઇ રહ્યું છે."
એક 'આંતરિક માર્ગદર્શન સિસ્ટમ'
"આનો મતલબ એ છે કે પ્રાણીનો લક્ષ્યાંક સુધી પસંદગી કરવામાં અને ડોકના અંતરનો અંદાજ કાઢવામાં મદદ કરવા માટે ડોપામાઇનના સ્તરોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે," સાકલ ઇન્સ્ટિટ્યુટના ટેરેન્સ સેજનોસ્કી કહે છે, એક ગણતરીત્મક ન્યુરોસાયન્ટિસ્ટ, જે તારણોથી પરિચિત છે પરંતુ કોણ અભ્યાસ સાથે સંકળાયેલા ન હતા. "આ 'આંતરિક માર્ગદર્શિકા પ્રણાલી' પણ મનુષ્યો માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે, જેને દૂરના ધ્યેયની દિશામાં પસંદગી કરવી પડશે."
એક પ્રશ્ન એ છે કે ગ્રેબેઅલ ભવિષ્યના સંશોધનમાં તપાસ કરવાની આશા રાખે છે કે મગજમાં કેવી રીતે સંકેત ઊભું થાય છે. ઉંદરો અને અન્ય પ્રાણીઓ તેમના સ્થાનિક પર્યાવરણના જ્ઞાનાત્મક નકશા બનાવે છે, કહેવાતા "સ્થાન કોશિકાઓ" સાથે જ્યારે પ્રાણી ચોક્કસ સ્થાનમાં હોય ત્યારે સક્રિય હોય છે. તેણી કહે છે કે, "અમારા ઉંદરો વારંવાર રસ્તાને ચલાવે છે," તે કહે છે, "અમને લાગે છે કે તેઓ રસ્તામાં દરેક બિંદુને અગાઉના રસ્તા પર અનુભવેલા ઇનામથી તેની અંતર સાથે સાંકળવા શીખે છે."
માનવીઓને આ સંશોધનની સુસંગતતા માટે, ગ્રેબિલ કહે છે, "જો આપણા પોતાના મગજમાં એવું કંઈક ન થતું હોય તો હું આઘાત અનુભવું છું." તે જાણીતું છે કે પાર્કીનસનના દર્દીઓ, જેમાં ડોપામાઇન સિગ્નલિંગ અશક્ત છે, ઘણીવાર અપમાનજનક લાગે છે, અને લાંબા કાર્યને પૂર્ણ કરવા માટે પ્રેરણાને ટકાવી રાખવામાં મુશ્કેલી છે. "કદાચ તે એટલા માટે છે કારણ કે તેઓ આ ધીમી રેમ્પિંગ ડોપામાઇન સિગ્નલ પેદા કરી શકતા નથી," ગ્રેબિયલ કહે છે.
સોર્સ: મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ ટેકનોલોજી