Az Ismeretlen csábítás (2006)

Fő szöveg

Meriwether Lewis és William Clark évekig dolgozott rajta, Edmund Hillary és Tenzing Norgay felmásztak a hegyre. Everest érte, Neil Armstrong űrrepült érte, és Robert Falcon Scott érte meghalt - esélyt felfedezni még soha nem látott dolgokra. Az emberi kutatás hosszú hagyománya az újdonság motiváló erejét tanúsítja. Az evolúciós biológusok azt állították, hogy a virágzáshoz minden takarmányozó fajnak meg kell ösztönöznie az ismeretlen felfedezését (Panksepp, 1998). Még nem tisztázott, hogy az ilyen hajtás miként jelentkezik az agyban. Ebben a számban Neuron, először, Bunzeck és Düzel (2006) mutassák meg, hogy azok a középső agyrégiók, amelyek feltételezhetően a dopamin neuronokat tárolják, előnyben részesülnek új, nem pedig ritka, felkeltő vagy viselkedés szempontjából releváns ingerekre reagálnak (Bunzeck és Düzel, 2006).

Kívülről a ventrális tegmentális terület (VTA) és feketeállomány (SN) könnyen kihagyható. Fészkeltek mélyen a kanyarban agytörzs, ezek a magok a legtöbb dopamin neuron testét tartalmazzák, amelyek beidegzik a striatumba és a prefrontalis cortexbe. Pályakövetés tanulmányok azt mutatják, hogy míg a VTA a striatum és a prefrontális kéreg több ventrális régiójára vetül, addig az SN a striatum és a prefrontális kéreg több dorzális és laterális régiójára vetül fel. Bár ezek a magok kicsiek, abban a helyzetben vannak, hogy széleskörű hatást fejtsenek ki. Belülről nézve az élet ezen középagyi idegsejtek nélkül korántsem egyszerű. Például az SN / VTA szerves elváltozásai (a Parkinson-kór miatt) és a szintetikus elváltozások (a nem megfelelően gyártott gyógyszerek miatt) mentális és fizikai mozdulatlansághoz vezetnek.

Míg lézióvizsgálatok azt sugallják, hogy az SN által ingerült háti útvonalak szerepet játszanak a mozgásban, a VTA által beidegzett ventrális utak kevésbé érthető szerepet játszanak a motivációban (Haber és Fudge, 1997). Néhány kiemelkedő elmélet feltételezi, hogy az aktivitás ezen ventrális úton „megkönnyíti” az ingereket (Berridge és Robinson, 1993). A teoretikusok azonban az érzékelmet eltérően határozták meg, megtévesztve ezeknek a magoknak a működését elkülönítő empirikus kísérleteket. Például egyes szemléletmeghatározások újdonságokat hívnak fel, mások viselkedésbeli relevanciát, mások pedig izgalmat keltenek.

Bunzeck és Düzel itt négy különféle módon határozza meg az „észlelést”. Az eseményekkel kapcsolatos fMRI megszerzése során a vizsgálók arcokról vagy kültéri jelenetekről készített képeket mutattak, amelyek megkülönböztető vonzerőt mutatnak, majd megmérték az SN / VTA reakciót ezekre a különféle ingerekre. A képek első csoportja újszerű volt, vagy még soha nem volt ilyen. A képek második csoportja viselkedésbeli szempontból releváns volt, gombnyomásra volt szükség. A képek egy harmadik csoportja negatív volt, ezért feltételezhetően felkeltő (vagyis negatív kifejezés arcok esetén, vagy autóbaleset jelenet esetén). A képek negyedik csoportja különbözik egymástól, de többször is megjelentek („semleges oddballs” -nak hívják). Ha nem nézte meg a fenti képek egyikét, az alanyok ismételt semleges képet láttak a kísérletek fennmaradó kétharmadában. A képek kb. 3 másodpercenként megjelentek.

A nyomozók megállapították, hogy az összes kép közül az új képek a leghatékonyabban aktiválták az SN / VTA-t, valamint a hippocampus és a striatum, ami azt sugallja, hogy az SN / VTA aktiválódása az újdonságra, nem pedig a többi élettérre reagált. Más típusú képek más régiókba toboroztak. Valamivel meglepő módon, figyelembe véve a dopamin-előrejelzések feltételezett szerepét a mozgásban, a motoros reakciót igénylő képek nem aktiválták erőteljesen az SN / VTA régiókat, hanem egy motoros áramkört toboroztak a piros mag, talamuszés motoros kéreg. A negatív képek szintén nem aktiválták az SN / VTA-t, hanem erőteljesebben aktiválták a középső agyrégiókat (azaz a locus coeruleus-t) és a amygdala. Végül, az ismételt képhez képest, a semleges páratlan labda aktiválta a hippokampust, valamint más régiókat, mint például az elülső cingulate.

A vizsgálók azt is megvizsgálták, hogy az újdonság javítja-e az emlékezetet. A hippokampusz aktiválást az fMRI vizsgálatok során társították a memóriák kódolásához (Brewer és munkatársai, 1998, Wagner és munkatársai, 1998), és új képek aktiválták ezt a régiót, valamint az SN / VTA-t. Ez ahhoz a következtetéshez vezet, hogy az alanyok kiemelkedő memóriát mutatnak az új képeknél. Valójában nem. Ehelyett, mint más kutatásokban (Ranganath és Rainer, 2003), az alanyok jobban emlékezettek az ismerős képekre, mint az új képek. Ugyanakkor egy külön kísérletben a vizsgálók érdekes kontextushatást találtak, amelyben az új képekkel átitatott ismerős képek átmeneti memóriafokozást kaptak, 20 perccel, de egy nappal később nem észlelhetők. Ezt a megállapítást ellentmondásba helyezhetjük más, nemrégiben végzett tanulmányok eredményeivel, amelyek azt mutatják, hogy a jutalomjelzők koaktiválják az SN / VTA-t és a hippokampust, ami nemcsak a jelzések javítja a hosszú távú memóriátWittmann és munkatársai, 2005), hanem az őket követő képekre is (Adcock és munkatársai, 2006).

Ezek az eredmények együttesen potenciálisan új, izgalmas kutatási anyagot szolgáltatnak, amely megkísérli összekapcsolni a motivációt és az emlékezetet. A legújabb elmélet azt állítja, hogy két áramkör hurkot képez, amelynek révén az újdonság elősegítheti a memóriát (Lisman és Grace, 2005). Az első csökkenő áramkörben az újdonság aktiválja a hippokampust, amely az SN / VTA-n keresztül szinkronizálódó subkortikális útvonalakon keresztül szinapszizál. ventrális striatum. A második emelkedő áramkör befejezi a hurkot, amelyben az aktivált SN / VTA felszabadítja a dopamint a hippokampuszban, elősegítve az új stimulus memorizálását. A jelen eredmények részben alátámasztják a hurokelméletet. Összhangban vannak az első kör felvételével, amelyben a hippokampust, a striatumot és az SN / VTA-t újdonságok aktiválják. Ezek azonban nem felelnek meg a második kör toborzásának, mivel az új ingereket nem emlékezték jobban. Az új ingerekkel összefüggésben azonban az átmeneti emlékezet növekedett az ismerős ingerek körében. Mivel más fMRI-tanulmányok azt sugallják, hogy a jutalomjelzők aktiválják ezt a második áramkört, amely megfelel a későbbi ingerek fokozott kódolásának, valószínű, hogy az új ingereket nem jobban emlékezik meg, hanem az agyat fogékony állapotba helyezik, hogy emlékezzenek még arra, ami még várható ( lehet tartós új inger vagy valami más) (Dayan, 2002, Knutson és Adcock, 2005). Egy ilyen mechanizmus rendkívül hasznosnak bizonyulhat egy előrejelző, táplálkozó állat számára (Kakade és Dayan, 2002).

Az eredmények kérdéseket vetnek fel az új képek jutalomértékével kapcsolatban is. Például, az alanyok inkább az új képeket, mint a kevésbé újszerű, negatív érzelmi vagy magatartásigényes képeket részesítették előnyben? A tanulmány nem tartalmazott pozitív érzelmi képeket, amelyek érdekes jövőbeli összehasonlítást nyújthatnak az új képekkel. Meg lehet jósolni, hogy mind az új, mind a pozitív képek külön aktiválhatják az SN / VTA-t. Alternatív megoldásként, ha az újdonsághatásokat az újdonság jutalomértéke közvetíti, akkor előre jelezhetjük, hogy az ugyanazon kísérletbe ágyazott pozitív képek „ellophatják” az SN / VTA aktiválódást az új ingerekből.

A folyamatos technológiai fejlődés tükrében továbbra is fennállnak az SN / VTA aktivitás fMRI-vel történő megjelenítésének kihívásai. Az SN / VTA kicsi, és bár az fMRI kutatói meggyőzően számoltak be az aktivációról ezekben a régiókban (Adcock és munkatársai, 2006, Knutson és munkatársai, 2005, Wittmann és munkatársai, 2005), a kisebb voxelméretek és a térbeli simító magok határozottan rendben vannak. Ezenkívül az SN / VTA egy szöveti felülettel szomszédságban, közvetlenül az izületi pulzáló artériája felett fekszik kör Willis, amelyek láthatóan mozgatják az agy ezen ventrális régióit (Dagli és munkatársai, 1999). Fejlesztés alatt állnak a pulzáció kezelésére szolgáló speciális eszközök, amelyek csökkenthetik a zajt ezeken a régiókban, ideértve a szívmegtakarított mintavételt a képszerzés során (Guimaraes és munkatársai, 1998) vagy posztaszkripciós szűrés a szívritmus alapján (Glover és munkatársai, 2000). Végül, amint azt mások is rámutattakLogothetis és Wandell, 2004), az fMRI növekedése a vér oxigénszintjétől függ A (BOLD) jel értelmező dilemmát jelent abban, hogy tükrözik-e a bejövő jeleket, a kimenő jeleket, vagy a kettő valamilyen kombinációját. A legújabb elektrofiziológiai tanulmányok azt sugallják, hogy a megnövekedett BOLD-aktiválás elsősorban az idegi bemenet miatti posztszinaptikus változásokat indexeli, ami természetesen felveti a kérdést, hogy mely más régiók tájékoztatják a VTA-t egy új stimulus érkezéséről.

A feltárás nem korlátozódik a fizikai határokra és az idegen területekre. Galileo Galilei és Isaac Newton valószínűleg azonosulna a korábban ismeretlen világokba való első ízléses kísérlet izgalmával. Amikor az újdonság, a jutalom és az emlékezet közötti kapcsolatokat nyomon követik, Bunzeck és Düzel jó indulást mutattak nekünk a felfedezők és a tudósok motivációjának megértéséhez.