Nezināmā (2006) lure

Galvenais teksts

Merveters Lūiss un Viljams Klārks pavadīja gadus, strādājot pie tā, Edmunds Hilarija un Tenzings Norgajs uzkāpa kalnā. Everests par to, Neils Ārmstrongs lidoja kosmosā tam, un Roberts Falkons Skots nomira par to - iespēja atklāt kaut ko vēl neredzētu. Senās cilvēku izpētes tradīcijas liecina par jaunrades motivējošo spēku. Evolūcijas biologi ir iebilduši, ka, lai uzplaukums, visām barojošajām sugām ir jācenšas izpētīt nezināmo (Panksepp, 1998). Tomēr, kā tas notiek smadzenēs, joprojām nav skaidrs. Šajā numurā Neirons, pirmo reizi, Bunceck and Düzel (2006) parādīt, ka smadzeņu vidusdaļas reģionos, kuros domājams atrodas dopamīna neironi, galvenokārt tiek reaģēti uz jauniem, nevis retiem, modinošiem vai uzvedības ziņā būtiskiem stimuliem (Bunceck and Düzel, 2006. gads).

No ārpuses ventrālā ķermeņa daļa (VTA) un substantia nigra (SN) ir viegli palaist garām. Nestled dziļi līkumā smadzeņu stumbra, šajos kodolos atrodas lielākās daļas dopamīna neironu ķermeņi, kas inervē striatumu un prefrontālo garozu. Trakta izsekošana pētījumi liecina, ka, lai gan VTA projektē vairāk striatuma un prefrontālās garozas ventrālos reģionus, SN projektē vairāk striatum un prefrontālās garozas muguras un sānu reģionus. Lai arī šie kodoli ir mazi, tie spēj plaši ietekmēt. Patiešām, no iekšpuses dzīve bez šiem vidus smadzeņu neironiem nebūt nav viegla. Piemēram, SN / VTA gan organiski bojājumi (Parkinsona slimības dēļ), gan sintētiski bojājumi (nepareizi ražotu zāļu dēļ) izraisa garīgu un fizisku nekustīgumu.

Kamēr bojājumu pētījumi liek domāt, ka SN inervēti muguras ceļi spēlē lomu kustībā, VTA inervētie ventrālie ceļi motivācijā spēlē mazāk saprotamu lomu (Habers un izdomājums, 1997). Dažas ievērojamas teorijas izvirza hipotēzi, ka darbība šajā ventrālajā ceļā stimuliem piešķir “patīkamu efektu” (Berridge un Robinson, 1993). Tomēr teorētiķi atšķirīgi ir definējuši nozīmīgumu, sajaucot empīriskos mēģinājumus izolēt šo kodolu funkciju. Piemēram, dažas skaidrības definīcijas atsaucas uz novitāti, citas atsaucas uz uzvedību un vēl citas rada satraukumu.

Šeit Bunzeck un Düzel operatīvi definē “ievērojamību” četros dažādos veidos. Ar notikumiem saistītā fMRI iegūšanas laikā izmeklētāji parādīja subjektiem seju vai āra ainas attēlus, kas iemiesoja dažādus pievilcības raksturlielumus, un pēc tam izmērīja SN / VTA reakciju uz šiem dažādajiem stimuliem. Pirmā bilžu grupa bija jauna vai vēl nekad nebija redzēta. Otra attēlu grupa bija atbilstoša uzvedībai, kurai bija nepieciešams nospiest pogu. Trešā attēlu grupa bija negatīva, un tāpēc tika uzskatīts, ka tā rada (ti, negatīva izteiksme seju gadījumā vai autoavārija ainu gadījumā). Ceturtā attēlu grupa bija atšķirīga, taču parādījās vairāk nekā vienu reizi (saukta par “neitrālajām oddballs”). Neapskatot vienu no šiem attēliem, subjekti redzēja atkārtotu neitrālu attēlu atlikušajās divās trešdaļās no izmēģinājumiem. Bildes parādījās apmēram ik pēc 3 s.

Izmeklētāji atklāja, ka starp visiem attēliem jaunie attēli, kas visspēcīgāk aktivizēja SN / VTA, kā arī atsevišķas hippocampus un striatum, kas liek domāt, ka SN / VTA aktivizēšana drīzāk reaģēja uz jaunumu, nevis citiem labvēlīgiem faktoriem. Cita veida attēli tika pieņemti darbā citos reģionos. Nedaudz pārsteidzoši, ņemot vērā dopamīna projekciju domājamo lomu kustībā, attēli, kuriem nepieciešama motora reakcija, neaktivizēja SN / VTA reģionus, tā vietā vervējot motoru ķēdi, kurā iesaistīti sarkanais kodols, talāmu, un mehānisko garozu. Negatīvie attēli arī neveicina SN / VTA aktivizēšanu, tā vietā spēcīgāk aktivizējot citus smadzeņu vidusdaļas reģionus (ti, locus coeruleus) un amygdala. Visbeidzot, salīdzinot ar atkārtotu attēlu, neitrālais oddbols aktivizēja hipokampu, kā arī citus reģionus, piemēram, priekšējo cingulātu.

Izmeklētāji arī pārbaudīja, vai jaunums uzlabo atmiņu. Hippocampal aktivizācija ir saistīta ar atmiņu kodēšanu fMRI pētījumos (Brewer et al., 1998, Wagner et al., 1998), un jauni attēli aktivizēja šo reģionu, kā arī SN / VTA. Tas noved pie secinājuma, ka subjektiem vajadzētu parādīt izcilu atmiņu jauniem attēliem. Patiesībā viņi to nedarīja. Tā vietā, tāpat kā citos pētījumos (Ranganāts un Rainers, 2003. gads), subjekti labāk atcerējās pazīstamus attēlus nekā jaunus attēlus. Tomēr atsevišķā eksperimentā izmeklētāji atrada interesantu kontekstuālo efektu, kurā pazīstami attēli, kas mijas ar jauniem attēliem, ieguva īslaicīgu atmiņas palielinājumu, kas bija nosakāms 20 minūtes, bet ne 1 dienu vēlāk. Šo atradumu var salīdzināt ar citiem neseniem pētījumiem, kas parāda, ka atlīdzības nianses aktivizē SN / VTA un hipokampu, kas uzlabo ilgtermiņa atmiņu ne tikai norādēm (Wittmann et al., 2005), bet arī attēliem, kas tiem seko (Adcock et al., 2006).

Kopā šie atklājumi, iespējams, informē par aizraujošu jaunu pētījumu kopumu, kas mēģina saistīt motivāciju un atmiņu. Jaunākā teorija postulē, ka divas shēmas veido cilpu, ar kuru jaunums var veicināt atmiņu (Lisman un Grace, 2005). Pirmajā dilstošajā ķēdē jaunums aktivizē hipokampu, kas SN / VTA sinapsē notiek ar subkortikāliem ceļiem, kas iet caur vēdera strijs. Otrā augošā ķēde pabeidz cilpu, kurā aktivizē SN / VTA izdala dopamīnu hipokampā, veicinot jaunā stimula iegaumēšanu. Šie atklājumi daļēji atbalsta cilpas teoriju. Tie saskan ar pirmās ķēdes pieņemšanu darbā, kurā hipokampu, striatumu un SN / VTA aktivizē jaunums. Tomēr tie neatbilst otrās shēmas vervēšanai, jo jaunos stimulus labāk neatcerējās. Tomēr jauno stimulu kontekstā bija pazīstams stimuls, kas īslaicīgi uzlaboja atmiņu. Tā kā citi fMRI pētījumi liecina, ka atlīdzības nianses aktivizē šo otro shēmu, kas atbilst pastiprinātai sekojošo stimulu kodēšanai, iespējams, ka jaunos stimulus labāk neatceras, bet smadzenes nostāda uztveres stāvoklī, lai atcerētos to, kas vēl ir priekšā (kas varētu būt noturīgs jauns stimuls vai kaut kas cits) (Dajans, 2002. gads, Knutsons un Adkoks, 2005. gads). Šāds mehānisms var izrādīties ļoti noderīgs prognozējošam, barojošam dzīvniekam (Kakade un Dayan, 2002).

Rezultāti rada arī jautājumus par jauno attēlu atlīdzības vērtību. Piemēram, vai subjekti deva priekšroku jauniem attēliem, nevis mazāk jauniem, negatīvi emocionāliem vai uzvedības prasīgiem attēliem? Pētījumā netika iekļauti pozitīvi emocionāli attēli, kas nākotnē varētu sniegt interesantu salīdzinājumu ar jauniem attēliem. Var prognozēt, ka gan jaunie, gan pozitīvie attēli var atsevišķi aktivizēt SN / VTA. Alternatīvi, ja jaunuma efektus ietekmē jaunrades atlīdzības vērtība, var paredzēt, ka tajā pašā eksperimentā iestrādātie pozitīvie attēli varētu “nozagt” SN / VTA aktivizēšanos no jauniem stimuliem.

Ņemot vērā nepārtraukto tehnoloģiju attīstību, joprojām ir izaicinājumi vizualizēt SN / VTA aktivitātes ar fMRI. SN / VTA ir mazas, un kaut arī fMRI pētnieki pārliecinoši ziņo par aktivizēšanu šajos reģionos (Adcock et al., 2006, Knutson et al., 2005, Wittmann et al., 2005), noteikti ir kārtībā mazāki vokseļu izmēri un telpiski izlīdzinošie kodoli. Turklāt SN / VTA atrodas blakus audu saskarnei un tieši virs Vilisa loks, kas redzami pārvieto īpaši šos smadzeņu ventrālos reģionus (Dagli u.c., 1999). Tiek izstrādāti īpaši līdzekļi pulsācijas novēršanai, un tie var samazināt troksni šajos reģionos, ieskaitot sirds iegūto paraugu ņemšanu attēla iegūšanas laikā (Guimaraes et al., 1998. gads) vai pēcsaņemšanas filtrēšana ar sirds ritmu (Glovers et al., 2000). Visbeidzot, kā atzīmēja daudzi citi (Logothetis un Wandell, 2004), palielinās fMRI asinīs atkarīgs no skābekļa līmeņa (BOLD) signāls rada interpretācijas dilemmu attiecībā uz to, vai tie atspoguļo ienākošos signālus, izejošos signālus vai kādu no abiem savienojumiem. Jaunākie elektrofizioloģiskie pētījumi sāk domāt, ka pastiprināta BOLD aktivizācija galvenokārt indeksē postsinaptiskās izmaiņas neironu ievades dēļ, kas dabiski rada jautājumu par to, kuri citi reģioni informē VTA par jauna stimula ienākšanu.

Izpēte neaprobežojas tikai ar fiziskām robežām un svešām zemēm. Galileo Galilei un Īzaks Ņūtons, visticamāk, varētu identificēties ar aizrautību, pirmoreiz skatoties uz iepriekš nezināmām pasaulēm. Sākot izsekot saiknei starp jaunumu, atlīdzību un atmiņu, Bunzeck un Düzel ir devuši mums labu sākumu izpratnei par motivāciju, kas virza gan pētniekus, gan zinātniekus.