Mfumo wa tuzo ya muda mrefu ya ubongo unaungwa kwenye Dopamine
Agosti 5, 2013
Brett Smith kwa redOrbit.com - Ulimwengu wako Mtandaoni
Kutoka kwa kuendesha nchi nzima hadi kuhitimu kutoka chuo kikuu, malengo ya muda mrefu mara nyingi ni ngumu kukaa ukizingatia wakati tuzo la haraka halijaonekana.
Timu ya watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Washington huko Seattle na MIT hivi karibuni wamegundua maelezo mapya juu ya jinsi ubongo unavyoweza kukaa umakini hadi malengo haya ya muda mrefu yanapatikana, kulingana na ripoti katika jarida la Nature.
Utafiti wa timu ya pamoja huunda kwenye tafiti zilizopita ambazo zimeunganisha dopamine ya neurotransmitter na mfumo wa ujira wa ubongo. Wakati tafiti nyingi za zamani zilihusisha kutazama dopamine kuhusu ujira wa haraka, utafiti mpya ulipata viwango vya dopamine kadiri panya la maabara likikaribia tuzo inayotarajiwa baada ya kucheleweshwa kujurudisha.
Kupima viwango vya dopamine kwenye akili za panya, timu hiyo ilitumia mfumo uliotengenezwa na mwanasayansi wa tabia wa UW Paul Phillips inayoitwa haraka-Scan cyclic voltammetry (FSCV) ambayo inajumuisha electrodes ndogo, zilizowekwa ambazo kuendelea rekodi ya mkusanyiko wa dopamine kwa kutafuta saini yake ya elektroni.
"Tulirekebisha njia ya FSCV ili tuweze kupima dopamine hadi tovuti nne tofauti kwenye ubongo wakati huo huo, wanyama wanaposonga kwa uhuru kupitia maze," mwandishi mwenza Mark Howe, hivi sasa ni daktari wa neurobiologist wa posta ya udaktari katika Chuo Kikuu cha Northwestern. "Kila proge hupima mkusanyiko wa dopamine ya nje ndani ya kiasi kidogo cha tishu za ubongo, na labda inaonyesha shughuli za maelfu ya vituo vya ujasiri."
Wanasayansi walianza na mafunzo kwa panya kupata njia yao ya kutafuta njia ya kutafuta malipo. Wakati wa kila panya kukimbia kupitia maze, sauti inaweza kusikika ikiamuru kugeuka kulia au kushoto katika makutano ili kutafuta tuzo ya maziwa ya chokoleti.
Timu ya utafiti ilisema wanatarajia kuona mapigo ya dopamine yatolewa na ubongo wa panya mara kwa mara wakati wa majaribio. Walakini, waligundua kuwa viwango vya neurotransmitter viliongezeka kwa nguvu wakati wote wa jaribio - na kufikia kiwango cha kilele wakati panya lilikaribia thawabu yake. Wakati tabia ya panya wakati wa jaribio kila zilitofautiana, viwango vyao vya dopamini viliibuka vizuri licha ya kukimbia kwa kasi au uwezekano wa ujira.
"Badala yake, ishara ya dopamine inaonekana kuonyesha jinsi mbali ni mbali na lengo lake," alisema Ann Graybiel, ambaye anaendesha maabara ya utafiti wa ubongo huko MIT. "Inapokaribia, nguvu inakuwa na nguvu."
Timu pia iligundua kuwa ukubwa wa ishara ya dopamine ulihusishwa na saizi ya tuzo inayotarajiwa. Wakati panya zilikuwa na hali ya kutarajia kuhudumia maziwa kubwa ya chokoleti, viwango vyao vya dopamine viliongezeka haraka zaidi hadi kilele cha juu.
Watafiti walibadilisha jaribio hilo kwa kupanua maze kwa muundo mgumu zaidi ambao ulifanya panya kukimbia mbali zaidi na kufanya zamu zingine kufikia tuzo. Wakati wa majaribio haya marefu, ishara ya dopamine iliongezeka polepole zaidi, lakini mwishowe ilifikia kiwango sawa na kwenye maze ya nyuma.
"Ni kama mnyama anarekebisha matarajio yake, akijua kuwa inahitaji kwenda zaidi," Greybiel alisema.
Alipendekeza kwamba masomo ya siku zijazo inapaswa kuangalia hali kama hii kwa wanadamu.
"Ningeshangaa ikiwa kitu kama hicho hakikufanyika katika akili zetu," Greybiel alisema.
Utafiti unaonyesha jinsi ubongo huweka macho kwenye tuzo
Mon, 08/05/2013 - 10:15 asubuhi
Taasisi ya McGovern ya Utafiti wa Wabongo
"Je! Tuko bado?"
Kama vile mtu yeyote ambaye amesafiri na watoto wadogo anajua, kudumisha kuzingatia malengo ya mbali inaweza kuwa shida. Utafiti mpya kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) unaonyesha jinsi ubongo unavyofanikisha kazi hii, na inaonyesha kwamba dopamine ya neurotransmitter inaweza kuashiria thamani ya tuzo za muda mrefu. Matokeo yanaweza pia kuelezea ni kwanini wagonjwa walio na ugonjwa wa Parkinson — ambamo dalili za dopamine ni dhaifu - mara nyingi huwa na ugumu wa kuendeleza motisha ya kumaliza kazi.
Kazi imeelezewa kwa Maumbile.
Uchunguzi wa awali umeunganisha dopamine na tuzo, na umeonyesha kuwa dopamine neurons zinaonyesha kupunguka kwa shughuli wakati wanyama wanapokea tuzo isiyotarajiwa. Ishara hizi za dopamine zinaaminika kuwa muhimu kwa ujifunzaji wa kuimarisha, mchakato ambao mnyama hujifunza kufanya vitendo ambavyo huleta thawabu.
Kuchukua mtazamo mrefu
Katika masomo mengi, thawabu hiyo imetolewa ndani ya sekunde chache. Katika maisha halisi, hata hivyo, kuridhika sio haraka kila wakati: Wanyama lazima wasafiri mara kwa mara kutafuta chakula, na lazima wadumishe motisha kwa lengo la mbali wakati pia wanajibu tabia za haraka zaidi. Vivyo hivyo ni kweli kwa wanadamu: Dereva kwenye safari ndefu ya barabara lazima abaki akilenga kufikia mwisho wa mwisho wakati pia akijibu trafiki, kuacha vitafunio, na kuburudisha watoto kwenye kiti cha nyuma.
Timu ya MIT, iliyoongozwa na Taasisi ya Profesa Ann Graybiel-ambaye pia ni mpelelezi katika Taasisi ya Utafiti wa Magongo ya MIT-aliamua kusoma jinsi dopamine inabadilika wakati wa kazi ya kukisia ya kufurahisha. Watafiti walifundisha panya kuzunguka maze kupata thawabu. Wakati wa kila jaribio panya lingesikia sauti ikiiamuru kugeuka upande wa kulia au kushoto katika makutano ili kupata thawabu ya maziwa ya chokoleti.
Badala ya kupima tu shughuli ya neurop iliyo na dopamine, watafiti wa MIT walitaka kupima ni kiasi gani cha dopamine iliyotolewa kwenye striatum, muundo wa ubongo unaojulikana kuwa muhimu katika kuimarisha kujifunza. Walishirikiana na Paul Phillips wa Univ. ya Washington, ambaye ametengeneza teknolojia iitwayo haraka-Scan cyclic voltammetry (FSCV) ambayo electrodes ndogo, zilizowekwa, kaboni-fiber huruhusu vipimo vinavyoendelea vya mkusanyiko wa dopamine kulingana na alama ya vidole vya elektroniki.
"Tulibadilisha njia ya FSCV ili tuweze kupima dopamine hadi tovuti nne tofauti kwenye ubongo wakati huo huo, wanyama wanaposonga kwa uhuru," anafafanua mwandishi wa kwanza Mark Howe, mwanafunzi wa zamani aliyehitimu na Graybiel ambaye sasa ni mwanafunzi wa posta Dept. ya Neurobiology huko Northwestern Univ. "Kila proge hupima mkusanyiko wa dopamine ya nje ndani ya kiasi kidogo cha tishu za ubongo, na labda inaonyesha shughuli za maelfu ya vituo vya ujasiri."
Kuongezeka polepole kwa dopamine
Kutoka kwa kazi ya zamani, watafiti walitarajia kwamba wanaweza kuona mapigo ya dopamine iliyotolewa kwa nyakati tofauti katika kesi hiyo, "lakini kwa kweli tumepata kitu cha kushangaza zaidi," Graybiel anasema: Kiwango cha dopamine kiliongezeka kwa kasi katika kila jaribio, likipanda kama kiwango mnyama alikaribia lengo lake - kana kwamba anatazamia tuzo.
Tabia za panya zilitofautiana kutoka kwa jaribio hadi jaribio - baadhi ya mbio zilikuwa haraka kuliko zingine, na wakati mwingine wanyama walisimama kwa ufupi - lakini ishara ya dopamine haikutofautiana na kasi ya kukimbia au muda wa jaribio. Wala haikutegemea uwezekano wa kupata thawabu, kitu ambacho kilikuwa kilipendekezwa na masomo ya zamani.
"Badala yake, ishara ya dopamine inaonekana kuonyesha jinsi mbali ni mbali na lengo lake," Graybiel anaelezea. "Inapokaribia, ndivyo nguvu inavyokuwa ishara." Watafiti pia waligundua kuwa saizi ya ishara hiyo ilikuwa inahusiana na saizi ya thawabu inayotarajiwa: Wakati panya zilifunzwa kutarajia utumbo mkubwa wa maziwa ya chokoleti, ishara ya dopamine iliongezeka. mwinuko zaidi kwa mkusanyiko wa juu wa mwisho.
Katika majaribio mengine mazzi yenye umbo la T iliongezewa sura ngumu zaidi, ikihitaji wanyama kukimbia zaidi na kufanya zamu ya ziada kabla ya kufikia thawabu. Wakati wa majaribio haya, ishara ya dopamine ilinyanyuka polepole zaidi, na hatimaye kufikia kiwango sawa na kwenye maze fupi. "Ni kama mnyama anarekebisha matarajio yake, akijua kwamba inahitaji kwenda zaidi," Graybiel anasema.
Mfumo wa "mwongozo wa ndani"
"Hii inamaanisha kuwa viwango vya dopamine vinaweza kutumiwa kusaidia mnyama kufanya uchaguzi njiani kwenda kwa makisio na kukadiria umbali wa kufikia lengo," anasema Terrence Sejnowski wa Taasisi ya Salk, mtaalam wa magonjwa ya akili anayejua matokeo lakini ni nani hakuhusika na utafiti huo. "Mfumo huu wa mwongozo wa ndani unaweza pia kuwa na faida kwa wanadamu, ambao pia wanapaswa kufanya uchaguzi njiani kuelekea kile kinachoweza kuwa lengo la mbali."
Swali moja ambalo Greybiel anatarajia kukagua katika utafiti ujao ni jinsi ishara inavyotokea ndani ya ubongo. Panya na wanyama wengine huunda ramani za utambuzi wa mazingira yao ya anga, na kinachojulikana kama "seli za mahali" ambazo zinafanya kazi wakati mnyama iko katika eneo fulani. "Panya wetu anapoendesha maze kurudia," anasema, "tunashuku wanajifunza kuhusisha kila hatua kwenye maze na umbali wake kutoka kwa tuzo waliyopata kwenye mbio za zamani."
Kuhusu umuhimu wa utafiti huu kwa wanadamu, Greybiel anasema, "ningeshtuka ikiwa kitu kama hicho kisingefanyika katika akili zetu wenyewe." Inafahamika kuwa wagonjwa wa Parkinson, ambao dalili za dopamine zimeharibika, mara nyingi huonekana kuwa wasio na huruma, na kuwa na ugumu wa kukuza uhamasishaji kukamilisha kazi ndefu. "Labda hiyo ni kwa sababu hawawezi kutoa ishara hii ya kupandisha dopamine polepole," Graybiel anasema.
Chanzo: Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts
;