Nunta necunoscutului (2006)

Textul principal

Meriwether Lewis și William Clark au petrecut ani întregi lucrând la ea, Edmund Hillary și Tenzing Norgay au urcat pe Mt. Într-o perioadă de timp, Neil Armstrong a zburat în spațiu, iar Robert Falcon Scott a murit pentru asta - o șansă de a descoperi ceva niciodată văzut. O lungă tradiție a explorării umane atestă forța motivatoare a noutății. Biologii evolutivi au susținut că, pentru a înflori, toate speciile care se hrănesc trebuie să aibă un impuls pentru a explora necunoscutul (Panksepp, 1998). Cu toate acestea, modul în care un astfel de impuls se manifestă în creier, a rămas neclar. În această problemă Neuron, pentru prima dată, Bunzeck și Düzel (2006) arată că regiunile din creierul mijlociu care adăpostesc puteri neuronii dopaminei răspund în mod preferențial la stimuli noi decât la rari, trecătoare sau relevante din punct de vedere comportamental (Bunzeck și Düzel, 2006).

Din exterior, zona tegmentală ventrală (VTA) și substantia nigra (SN) sunt ușor de ratat. Amplasat adânc într-o curbă a trunchiul cerebral, aceste nuclee adăpostesc corpurile majorității neuronilor dopaminici care inervează cortexul striat și prefrontal. Trasarea tractului studiile indică faptul că, în timp ce VTA se proiectează către mai multe regiuni ventrale ale striatului și cortexului prefrontal, SN se proiectează către mai multe regiuni dorsale și laterale ale striatului și cortexului prefrontal. Deși mici, aceste nuclee sunt în măsură să exercite o influență largă. Într-adevăr, din interior, viața fără acești neuroni ai creierului mijlociu este departe de a fi ușoară. De exemplu, atât leziunile organice (datorate bolii Parkinson), cât și leziunile sintetice (datorate medicamentelor fabricate necorespunzător) ale SN / VTA duc la imobilitate mentală și fizică.

In timp ce studii de leziune sugerează căile dorsale inervate de SN joacă un rol în mișcare, căile ventrale inervate de VTA joacă un rol mai puțin înțeles în motivație (Haber și Fudge, 1997). Unele teorii proeminente consideră că activitatea pe această cale ventrală conferă „sănătate” stimulilor (Berridge și Robinson, 1993). Cu toate acestea, teoreticienii au definit diferența diferită, confundând încercările empirice de a izola funcția acestor nuclei. De exemplu, unele definiții ale salanței invocă noutăți, altele invocă relevanță comportamentală și altele încă invocă excitare.

Aici, Bunzeck și Düzel definesc operațional „sănătatea” în patru moduri diferite. În timpul achiziționării RMN-ului legat de evenimente, anchetatorii au arătat subiecților imagini cu fețe sau scene în aer liber, care includ diferite atribute ale salienței și apoi au măsurat răspunsul SN / VTA la acești stimuli diferiți. Un prim grup de imagini a fost roman, sau nu a mai fost văzut niciodată. Un al doilea grup de imagini a fost relevant comportamental, necesitând o apăsare de buton. Un al treilea grup de imagini a fost negativ și astfel s-a presupus că trezesc (adică, o expresie negativă în cazul fețelor sau un accident de mașină în cazul scenelor). Un al patrulea grup de imagini au fost distincte, dar au apărut de mai multe ori (numite „oddballs neutre”). Când nu vizionează una dintre aceste imagini, subiecții au văzut o imagine neutră repetată pentru restul de două treimi din studii. Au apărut imagini la fiecare 3 sec.

Anchetatorii au descoperit că, dintre toate imaginile, imaginile inedite au activat cel mai puternic SN / VTA, precum și unele părți ale cal de mare și striatum, care sugerează că activarea SN / VTA a răspuns la noutate și nu la alte tipuri de importanță. Alte tipuri de imagini recrutate în alte regiuni. Oarecum surprinzător, având în vedere rolul putativ al proiecțiilor de dopamină în mișcare, imaginile care necesită un răspuns motor nu au activat cu putere regiunile SN / VTA, în schimb recrutând un circuit motor care implică nucleu roșu, talamus, și cortexul motor. Imaginile negative, de asemenea, nu au activat puternic SN / VTA, în schimb activând mai puternic alte regiuni ale creierului mijlociu (adică, locus coeruleus) și amigdala. În cele din urmă, în comparație cu imaginea repetată, oddball neutru a activat hipocondrul, precum și alte regiuni precum cingulatul anterior.

Anchetatorii au examinat, de asemenea, dacă noutatea îmbunătățește memoria. Activarea hipocampului a fost asociată cu codificarea amintirilor în studiile RMN (Brewer și colab., 1998, Wagner și colab., 1998) și imaginile inedite au activat această regiune, precum și SN / VTA. Acest lucru duce la inferența că subiecții ar trebui să arate o memorie superioară pentru imaginile noi. De fapt, nu au făcut-o. În schimb, ca în alte cercetări (Ranganath și Rainer, 2003), subiecții își aminteau de imagini cunoscute mai bine decât imaginile inedite. Cu toate acestea, într-un experiment separat, anchetatorii au descoperit un efect contextual interesant în care imaginile familiare intercalate cu imagini inedite au obținut un impuls de memorie tranzitorie, detectabil 20 min, dar nu o zi mai târziu. Această constatare poate fi contrastată cu cele ale altor studii recente, care arată că indicii de recompensă coactivează SN / VTA și hipocamp, ceea ce îmbunătățește memoria pe termen lung nu numai pentru indicii (Wittmann și colab., 2005), dar și pentru fotografiile care le urmează (Adcock și colab., 2006).

Împreună, aceste descoperiri pot informa un nou grup interesant de cercetare care încearcă să lege motivația și memoria. O teorie recentă postulează că două circuite formează o buclă, prin care noutatea poate promova memoria (Lisman și Grace, 2005). În primul circuit descendent, noutatea activează hipocampul, care sinapsează pe SN / VTA prin căi subcorticale care trec prin striatum ventral. Un al doilea circuit ascendent completează bucla, în care SN / VTA activat eliberează dopamina în hipocamp, promovând memorarea stimulului nou. Descoperirile prezente oferă suport parțial pentru teoria buclelor. Sunt în concordanță cu recrutarea primului circuit, în care hipocampul, striatul și SN / VTA sunt activate prin noutate. Cu toate acestea, acestea nu sunt în concordanță cu recrutarea celui de-al doilea circuit, deoarece stimulii noi nu au fost amintiți mai bine. Cu toate acestea, a existat un impuls tranzitoriu în memorie pentru stimuli familiari în contextul stimulilor noi. Deoarece alte studii fMRI sugerează că indicele de recompensă activează acest al doilea circuit, care corespunde cu codificarea îmbunătățită a stimulilor ulterioare, s-ar putea ca stimulii noi să nu fie amintiți mai bine, ci să pună creierul într-o stare receptivă pentru a-și aminti ceea ce urmează să vină (care ar putea fi un stimul persistent roman sau altceva) (Dayan, 2002, Knutson și Adcock, 2005). Un astfel de mecanism s-ar putea dovedi extrem de util pentru un animal care preziceKakade și Dayan, 2002).

Concluziile ridică, de asemenea, întrebări cu privire la valoarea recompenselor din imaginile inedite. De exemplu, subiecții au preferat imaginile inedite decât imaginile mai puțin inedite, emoționale negative sau comportamentale? Studiul nu a încorporat imagini emoționale pozitive, ceea ce ar putea oferi o comparație viitoare interesantă cu imagini inedite. Se poate prezice că atât imagini inedite, cât și pozitive ar putea activa separat SN / VTA. Alternativ, dacă efectele noutății sunt mediate de valoarea recompensei a noutății, s-ar putea prezice că imaginile pozitive, încorporate în același experiment, ar putea „fura” activarea SN / VTA din stimulii noi.

În fața continuării avansurilor tehnologice, rămân în continuare provocări în vizualizarea activității SN / VTA cu fMRI. SN / VTA sunt mici și, deși cercetătorii RMN au raportat în mod convingător activarea în aceste regiuni (Adcock și colab., 2006, Knutson și colab., 2005, Wittmann și colab., 2005), dimensiunile mai mici de voxel și sâmburele de netezire spațială sunt cu siguranță în ordine. În plus, SN / VTA se află adiacent unei interfețe de țesut și direct deasupra arterelor pulsante ale cercul lui Willis, care mișcă vizibil mai ales aceste regiuni ventrale ale creierului (Dagli și colab., 1999). Mijloace speciale de combatere a pulsiunilor sunt în curs de dezvoltare și pot reduce zgomotul în aceste regiuni, inclusiv prelevarea de probe cardiace în timpul obținerii imaginii (Guimaraes și colab., 1998) sau filtrarea postacquisition cu ritmul cardiac (Glover și colab., 2000). În cele din urmă, după cum remarcă mulți alții (Logothetis și Wandell, 2004), creșterea RMN-ului dependent de nivelul de oxigen din sânge Semnalul (BOLD) prezintă o dilemă interpretativă dacă reflectă semnale de intrare, semnale de ieșire sau o combinație a celor două. Studiile electrofiziologice recente încep să sugereze că activarea crescută a BOLD indexează în primul rând modificările postsinaptice datorate aportului neuronal, ceea ce ridică în mod natural întrebarea despre care alte regiuni informează VTA despre sosirea unui nou stimul.

Explorarea nu se limitează la frontierele fizice și la țările străine. Galilei Galilei și Isaac Newton s-ar putea identifica cu emoția de a privi pentru prima dată în lumi necunoscute anterior. Începând să urmărească legăturile dintre noutate, recompensă și memorie, Bunzeck și Düzel ne-au dat un bun început spre înțelegerea motivației care îi determină pe exploratori și pe oamenii de știință deopotrivă.