Och så småningom skulle de kunna ingripa.
- Ed Yong
- Mar 23, 2016
Vid Stanford University står en råtta inför ett val. Om den trycker på en spak får den en bestämd mängd sockervätska. Om den trycker på en andra spak får den vanligtvis mindre, men vinner ibland en söt bonanza. Detta val mellan ett säkert kort och ett riskabelt spel är ett av livets mest återkommande och viktigaste. Det påverkar om ett djur får en måltid eller en tonåring berusad sätter sig bakom ratten , om en entreprenör håvar in pengar eller om ett globalt finanssystem kollapsar . Och om Stanford-råttorna är någon indikator, så är det ett val vars resultat kan förutsägas och kontrolleras.
Genom att studera hjärnorna hos dessa gnagare har Kelly Zalocusky från Stanford University identifierat en specifik grupp av neuroner som är involverade i riskfyllt beslutsfattande. Deras aktivitet avslöjar om en råtta är på väg att fatta ett säkert val eller satsa på en större vinst. Och genom att tysta dessa neuroner vid rätt tidpunkt kunde Zalocuskys team, lett av Karl Deisseroth, omedelbart (och tillfälligt) omvandla de risktagande gnagarna till riskundvikare.
Om samma gäller människor, kan studien få konsekvenser för att behandla beroendeframkallande störningar. Men kanske viktigare, det avslöjar något om hur vi fattar beslut och var våra attityder till risk kommer från. Det handlar inte om vad vi vinner på att vinna, utan om hur vi hanterar att förlora.
Många djur, inklusive människor, bonobos, bin och sångfåglar, tenderar att vara riskaverse. Men det finns alltid individer som spelar, som tar chanser, som konsekvent strävar efter osäkra stora belöningar över vissa små. Zalocusky's råttor var inget undantag. Under många dagars testning föredrog de flesta att undvika risker medan en minoritet föredrog att förfölja dem.
Notera "föredraget." Varje individuell råtta varierade i sitt beteende och gjorde det på ett anmärkningsvärt mänskligt sätt. Gnagarna var mer benägna att göra ett riskabelt val om ett tidigare spel skulle betala sig, och mindre benägna att göra det om de led en förlust - samma strategi för win-stay-lose-switch som vi själva använder. Råttorna reagerade till och med på mänskliga mediciner på samma sätt. Pramipexole, ett läkemedel som används för att behandla Parkinsons, kan ibland utlösa tvångsmässigt spel, shopping eller äta; Zalocusky fann att det drev hennes djur mot liknande risksökande beteende.
Men varför? Vad händer i huvuden på dessa gnagare när de gör sina val?
"Vi är nu så mycket närmare att lösa det mest fascinerande av frågor: Hur använder hjärnan mönster av nervaktivitet för att fatta beslut?"
Ta en hjärna, vänd den upp och ner och peka på dess mitt: det är det ventrala tegmentala området (VTA) och det innehåller neuroner som producerar dopamin , en kemikalie som är involverad i känslor av belöning och njutning. Dessa dopaminproducerande celler sträcker sig in i en djupare region som kallas nucleus accumbens (NAc), vars neuroner bär dockningsstationer som gör att de kan reagera på dopamin. Dessa stationer kallas receptorer och de finns i flera typer – D1, D2, D3 och så vidare.
Dessa dopaminkretsar har varit starkt inblandade i våra inställningar till risker och hur vi hanterar vinster och förluster. När något oväntat positivt händer oss, är det tänkt att nervceller i VTA släpper mer dopamin, vilket avkänns av neuroner i NAc som bär D2-receptorn. Receptorerna reagerar genom att stänga av. Omvänt, när vi är besvikna, slutar VTA att göra dopamin en varm sekund; denna hiatus frigör NAc: s nervceller och tillåter dem att skjuta.
Så de D2-bärande neuronerna från NAc kan potentiellt fungera som förlustdetektorer. De reagerar när något faller under våra förväntningar.
Denna idé stämmer överens med mycket tidigare arbete, men det har varit svårt att testa direkt eftersom NAc är en blandning av många neuroner, varav endast några bär D2. Teamet löste problemet genom att utveckla en smart teknik som märker de D2-bärande cellerna – och endast dessa celler – med en indikatormolekyl. När neuronerna avfyras lyser indikatorn grönt.
"Folk pratar ofta om delar av hjärnan som tänds när de är aktiva men med [vår teknik], det är bokstavligen sant," säger Zalocusky. Genom att titta på dessa små gröna starbursts med en optisk fiber, kunde hon övervaka D2 neuroner i hennes råttor, medan de fattade beslut i realtid.
Hon såg att dessa neuroner återspeglar både en råttas tidigare beslut och dess framtida. De avfyrar starkare om djuret upplevde en förlust efter sitt tidigare val, och även om det var på väg att fatta ett säkert beslut. Och de avfyrade särskilt starkt om djuren var naturligt mer riskaverta. Baserat på deras aktivitet kunde Zalocusky förutsäga åt vilket håll råttor tenderar att luta sig i sina beslut, och åt vilket håll de lutar sig i ett visst beslut. "Medan de fattar beslut kan vi titta på den där enda populationen av neuroner och med en ganska stor grad av säkerhet säga hur riskabla de skulle vara", säger hon.
Hon kunde också svänga deras beslut. Om hon stimulerade D2-nervceller precis som råttorna valde mellan spakarna, blev de risksökande plötsligt riskaverse. Däremot påverkades inte de riskaversamma djuren.
”Vi är nu så mycket närmare att lösa den mest fascinerande frågan: Hur använder hjärnan mönster av neural aktivitet för att fatta beslut?” säger Catharine Winstanley från University of British Columbia. D2-neuronerna i NAc är helt klart viktiga, men teamets teknik är ”det verkliga genombrottet” – forskare kan använda den för att studera andra grupper av neuroner och ta reda på hur hjärnan integrerar all denna information när vi fattar val. ”Sådan information är revolutionerande för neurovetenskapen, men kommer också att hjälpa oss att förstå vad som har gått fel vid störningar i maladaptivt beslutsfattande, såsom spelberoende och substansmissbruk”, tillägger Winstanley.
Det är talande att pramipexol, Parkinsons läkemedel, ibland orsakar spelberoende eller beroendeframkallande beteenden – det fungerar genom att stimulera D2-receptorer, vilket tyder på att Zalocuskys råttexperiment även kommer att gälla för människor. Och om så är fallet kan läkemedel som neutraliserar D2-receptorerna vara användbara vid behandling av beroendesjukdomar.
Studien skulle också kunna omformulera hur vi tänker kring sådana störningar från första början. ”Man kanske tror att människor som verkligen spelar bara är intresserade av att vinna, och det är därför de hamnar i dessa beteendemönster”, säger Zalocusky. ”Men istället handlar det snarare om att de inte är lika motiverade av att förlora som genomsnittsindividen.”
Detta stämmer överens med ett etablerat koncept inom ekonomi som kallas förlustaversion , vilket antyder att förluster är större än vinster i våra sinnen. ”Det är lättare att falla in i beroendemönster om man känner att man inte har något att förlora. Så om vi använder terapi med spelare kanske vi inte borde försöka övertala dem att inte söka stora vinster utan snarare förstärka hur viktigt det är att inte förlora saker”, säger Zalocusky. ”Och kanske, när vi skriver lagar som tar bort risken från stora banker, när vi säger till människor inom finanssektorn att de är för stora för att gå i konkurs, förstärker vi bara högriskbeteenden. Kanske är det dålig politik.”