Skammvinn og langvarandi afleiðingar nýjungar, fráviks og óvart á heila og skilningi (2015)

Neuroscience & Biobehavioral Umsagnir

Laus á netinu 11 May 2015

Highlights

  • Stimulus nýjung bætir skynjun og auðveldar viðbrögð.
  • Landleg nýjung eykur hvatningu og ýtir undir nám og minni.
  • Áhrif á skynjun geta haft áhrif á limbísk svæði.
  • Áhrifin á svörin eru skammvinn og geta tengst viðbrögðum við LC – NE.
  • Áhrifin á nám eru langvarandi og tengjast SN / VTA svörum.

Abstract

Þegar maður lendir í skáldsögulegu áreiti, þá kemur það fram kasta heilasvörunar og virkjar nokkur taugastjórnunarkerfi. Þar af leiðandi hefur nýbreytni margvísleg áhrif á skilning; bæta skynjun og athafnir, auka hvatningu, vekja rannsóknarhegðun og efla nám. Hér förum við yfir þessa kosti og hvernig þeir geta komið upp í heilanum. Við leggjum til ramma sem skipuleggur áhrif nýjungar á heila og vitund í þrjá hópa.

Í fyrsta lagi getur nýjung tímabundið aukið skynjun. Lagt er til að þessi áhrif séu miðluð með nýjum áreiti sem virkjar amygdala og eflir snemma skynvinnslu.

Í öðru lagi getur skáldsöguörvun aukið örvun, sem leitt til skammvinnra áhrifa á aðgerðir á fyrstu hundruðum millisekúndna eftir kynningu. Við höldum því fram að þessi áhrif séu tengd fráviki, frekar en nýjung í sjálfu sér, og tengjum þau við virkjun locus-coeruleus noradrenalínkerfisins.

Í þriðja lagi, staðbundin nýjung getur hrundið af stað dópamínvirka mesólimbíska kerfinu, stuðlað að losun dópamíns í hippocampus, haft langvarandi áhrif, allt að tugi mínútna, á hvatningu, vinnslu verðlauna og nám og minni.

 

ÚTGREIÐA FRÁ RÁÐ

Áhugi á hinu nýja getur þannig verið til góðs og getur einnig verið krafist til að greina hugsanlegar ógnir og afstýra skaða. Til að aðlaga hegðunina best að núverandi aðstæðum þarf heilinn að skipta á milli þess að nýta þekktar umbunarmiðstöðvar annars vegar og kanna nýja hluti og aðstæður hins vegar sem geta bent til arðbærari útkomu, eða óþekkt uppspretta ógnunar.

Það hefur verið stungið upp á reikniaðgerðum um styrkingu í námi að nýjung kunni að stuðla að nýjungum í könnunarhegðun með því að vekja „rannsóknarbónus“ (eða nýjunarbónus), hvetja rannsóknarhegðun í leit að umbun (Düzel o.fl., 2010; Kakade og Dayan, 2002 ; Knutson og Cooper, 2006). Þessi hugmynd hefur verið unnin í kenningu: NOvelty-tengd hvatning til aðvonandi og rannsóknir Dopamine eða NOMAD (Düzel o.fl., 2010). NOMAD bendir til þess að það að skynja nýjan áreiti leiði bæði til tímabundinna fasískra springa af DA, sem eykur mýkt bæði til að geyma skáldsöguörvunina sjálfa og áreiti sem fylgja henni og hækkun á tonic DA stigum. Ennfremur, aðeins tilhlökkun á nýjung myndi þegar leiða til aukningar á tonic DA stigum. Þessi aukning á tonic virkni myndi síðan auka umbun tilhlökkunar og stuðla að könnunarhegðun.

Sönnunargögn fyrir þessa kenningu hafa sýnt að skáldsagnarörvun og tilhlökkun eftir skyndilegu áreiti geta örugglega virkjað dopa-steinefnavinnukerfið, aukið viðbrögð við spá fyrir umbun (Bunzeck o.fl., 2012; Wittmann o.fl., 2007) og tryggt að ný tækifæri eru metin og hugsanleg áhætta er metin þar til niðurstaðan er þekkt (Krebs o.fl., 2009). Ennfremur eykur nov-elty fasískan DA losun í striatum til að umbuna (Bunzecket al., 2007; Guitart-Masip o.fl., 2010; Krebs o.fl., 2011; Lismanand Grace, 2005). Að auki reyndist virkni VTA af völdum umbunar tilhlökkunar vera betri og betra episodic minni, sem bendir til þess að DA losun geti örugglega aukið minni (Murty og Adcock, 2014). Í hina áttina getur umbun flýtt fyrir vinnslu á nýjungum (Bunzeck o.fl., 2009), ferli sem DA er talið vera stjórnað af, og mótar einnig árangur minni sóknar (Apitz og Bunzeck, 2013; Eckart og Bunzeck, 2013; til endurskoðunar um tenginguna milli dópamíns og minni sjá Shohamy og Adcock, 2010). Samt sem áður hefur tengingin á milli nýjungar og náms verið tengd öðrum taugakerfisörvum.

Samt sem áður hefur tengingin á milli nýjungar og náms verið tengd öðrum taugakerfisörvum. Sérstaklega hefur NE verið einnig beitt í nýsköpun af völdum náms, sérstaklega í ómanneskju dýrum (Straube o.fl., 2003b; Sara, 2009; Harley, 2007; Madison og Nicoll, 1986). NE eykur spennu taugafrumna í dentate gyrus og ýtir undir langvarandi styrkingu (LTP; Kitchigina o.fl., 1997; Kemp og Manahan-Vaughn, 2008; Klukowski og Harley, 1994), sem er talið liggja til grundvallar myndun minninga (Cooke and Bliss, 2006).

Mælt hefur verið með nokkrum taugamyndunarkerfum sem liggja til grundvallar áhrifum nýjunga á nám, svo sem dópamínvirkra aðföng (Lemon og Manahan-Vaughan, 2006; Li o.fl., 2003; Lisman og Grace, 2005; Roggenhofer o.fl., 2010; Sajikumar og Sajikumar og Frey, 2004), noradrenergic aðföng (Kitchigina o.fl., 1997; Straube o.fl., 2003a; Uzakov o.fl., 2005; Vankov o.fl., 1995) í gegnum beta-adrenviðtaka (Kemp og Manahan-Vaughan, 2008), og kólínvirk áhrif (Barry o.fl., 2012; Bergado o.fl., 2007; Hasselmo, 1999; Meeter o.fl., 2004). Einnig hefur verið lagt til að dópamínvirka og noradrenvirka kerfin miðli þessum áhrifum á tónleika og vinna með gagnkvæmum tengslum þeirra (Briand o.fl., 2007; Harley, 2004; Sara, 2009). Vitað er að öll þrjú taugaboðefnin losna til að bregðast við nýjum áreiti og hafa verið tengd við plastleika í heila.

Önnur ástæða til að ætla að NE né ACh skipti sköpum fyrir áhrif nýjunga á minni er tímaskalinn sem áhrifin koma fram á. Því hefur verið haldið fram að áhrif losunar ACh nái hámarki um það bil tveimur sekúndum eftir að þeim var sleppt (Hasselmo og Fehlau, 2001) en áhrif af losun NE geta haft áhrif á styttri tíma

Reyndar hefur verið haldið fram að áhrif af nýjum umhverfi, sem einnar LTP örvunar, séu háð virkjun dópamínvirkra D1 / D5 viðtaka (Li o.fl., 2003).

Slík langtímaáhrif nýjunga eru mest í samræmi við þá hugmynd að DA breytir nýsköpunartilvikum fyrir minni, eins og meðal annars Lisman og Grace (2005) hafa lagt til. Einnig hafa aðrar vísbendingar safnast fyrir mikilvægu hlutverki DA í að auka plastleiki í hippocampus (Jay, 2003; Lemon og Manahan-Vaughan, 2006; Li o.fl., 2003; Lisman og Grace, 2005; Roggenhofer o.fl., 2010; Sajikumar og Frey, 2004). Saman benda þessar niðurstöður til að sami gangur liggi að baki bæði ávinningi nýjungar við nám og rannsóknarbónus (Düzel o.fl., 2010; Blumenfeld o.fl., 2006; Lisman og Grace, 2005).

Rammi til að skipuleggja áhrif nýjunga á hegðun og heila

Í stuttu máli vekur nýjung sterk viðbrögð á ýmsum breiðsvæðum og örvar nokkur taugakerfi sem hefur áhrif á marga þætti vitsmuna. Hér héldum við því fram að taugalífeðlisfræðileg viðbrögð við nýjungum spili á mismunandi tíma og að þetta geti útskýrt muninn á tímasetningu áhrifa nýjunga á mismunandi vitræna ferla. Rannsóknirnar sem hér eru skoðaðar benda til þess að hægt sé að flokka þessi áhrif í að minnsta kosti þrjá flokka. Fyrstu tvö samanstanda af áhrifum sem eiga sér stað hortly eftir að ný skyndileg áreiti hefur fundist. Þriðja inniheldur áhrif sem varir lengur.

Í fyrsta lagi bregst amygdala, aðallega þekkt með hlutverki sínu í vinnslu tilfinninga, sterkt einnig á nýjung (Zald, 2003; Blackford o.fl., 2010). Talið er að tilfinningalegt áreynsla auki sjónskynjunina með því að vekja athygli á viðbrögðum með því að virkja amygdala og tengsl þess við snemma sjónrænt barkasvæði (Vuilleumier, 2005). Þar sem skáldsöguörvun getur áreiðanlega virkjað sömu heilarásir og tilfinningalegt áreiti, nýjung gæti hugsanlega aukið skynjunaferli með sömu leiðum. Áhrif kvenkyns á sjónskynjun eru mjög hröð; þrátt fyrir að nákvæm tímatími þessara áhrifa sé ekki ennþá þekktur, er yfirleitt greint frá því að aukaverkanir komi fram á fyrstu hundruð millisekúndunum eftir að tilfinningalegt áreiti er til staðar (Sellinger o.fl., 2013). Sýnt hefur verið fram á að nýsköpunaráreynsla hefur svipuð áhrif á skynjun (Schomaker og Meeter, 2012). Þrátt fyrir að margt sé enn óvíst, héldum við því fram að athygli athyglinnar að nýjum áreiti gæti stafað af virkjun amygdalar sem hefur áhrif á snemma skynjunarvinnslu svæðisins í heilanum.

Í öðru lagi, ný áreiti getur virkjað LC (heila stofnasvæði sem er eini birgir NE í framheilanum), sem leiðir til fasískrar losunar NE í hámarki um 200 ms eftir kynningu á áreiti (Aston-Jones og Cohen, 2005b; Mongeau o.fl., 1997). Þetta LC – NE kerfi hefur verið tengt við örvun, en getur einnig haft áhrif á hegðun betur. Kenningin um aðlögunarhæfni (Aston-Jonesand Cohen (2005a)) bendir til þess að fasískt NE losi frá LC verkunum tímabundinni síu, auðveldi verkefnatengda hegðun með því að auka ákvarðanatökuferli og bæla ekki virkni sem tengjast markinu. Nýjung gæti þannig geta mögulega auðveldað að framkvæma verkefni með þessum fyrirkomulagi. Nýlegar rannsóknir sýndu að nýir örvandi lyf auðvelda svör, en að áhrifin eru mjög háð öðrum þáttum. Reyndar virðist hraðakstur svara vera meira en frávik en nýmæli í sjálfu sér (Schomaker andMeeter, 2014a). Hið sama hefur verið haldið fram að væri raunin fyrir þátta P3 ERP íhlut (Schomaker o.fl., 2014c), sem bendir til mögulegs sameiginlegs fyrirkomulags.

Í þriðja lagi er hægt að virkja dópamínvirka mesólimbískt kerfi með nýjung. Öfugt við skammtímalítil viðbrögð við LC – NE, geta dópamínvirk svör fengið með nýjungum skilað árangri allt að nokkrum mínútum síðar (Li o.fl., 2003). Eftir uppgötvun nýjungar er talið að losun DA frá SN / VTA komi af stað með nýjungarmerki frá hippocampus (Lisman og Grace, 2005). Hegðunarlega hefur verið sýnt fram á að sérstaklega sérstök nýjung hefur aukin áhrif á minni hjá dýrum (Davis o.fl., 2004; McGaugh, 2005; Uzakov o.fl., 2005; Straube o.fl., 2003b) og mönnum (Fenker o.fl. , 2008; Schomaker o.fl., 2014b)