Byl nalezen mozkový cyklus, který pomáhá vysvětlit, proč motivace učit se s věkem klesá

„Jak stárneme, je těžší s věcmi souviset,“ říká autorka výzkumu Anne Graviel. Uznání: Christine Daniloff, MIT

Studie na myších naznačují, že stárnutí ovlivňuje životně důležitý mozkový okruh, naučit se učit se některá rozhodnutí.

Jak lidé stárnou, často ztrácejí motivaci učit se nové věci nebo se věnovat každodenním činnostem. Ve studii na myších S Neurologové nyní identifikovali mozkový okruh, který je zásadní pro udržení tohoto typu motivace.

Tento cyklus je obzvláště důležitý pro rozhodování o učení, které vyžaduje odhad nákladů a odměnu vyplývající z konkrétní akce. Vědci prokázali, že mohou zvýšit motivaci starších myší zapojit se do tohoto typu učení reaktivací tohoto cyklu a mohou také snížit motivaci potlačením cyklu.

„S přibývajícím věkem se věci stávají těžšími,“ říká Anne Graviel, profesorka na MIT Institute a členka McGovern Institute for Brain Research. „Usazení a toto odhodlání nebo důležitost jsou důležité pro naši sociální pohodu a učení – je těžké se naučit, pokud nejste účastníkem a hostem.“

Graviel je hlavním autorem studie, která byla zveřejněna 27. října 2020 v buňka. Hlavními autory příspěvku jsou Alexander Friedman, bývalý vědecký pracovník MIT, který je v současné době profesorem na Texaské univerzitě v El Pasu, a Emily Huska, vědecká pracovnice MIT.

Hodnocení nákladů a přínosů

Striatum je součástí základních jader – soubor mozkových center spojených s formováním návyků, dobrovolnou kontrolou pohybu, emocemi a závislostí. Již několik desetiletí Gravielova laboratoř zkoumá shluky buněk zvaných striosomy, které jsou distribuovány po celém striatu. Gravial objevil striosomy před mnoha lety, ale jejich funkce zůstává záhadná, částečně proto, že jsou tak malé a hluboko v mozku, že je těžké si je představit pomocí funkčního zobrazování pomocí magnetické rezonance (fMRI).

V posledních letech Friedman, Graviel a jeho kolegové, včetně výzkumného pracovníka MIT Ken-Aichi Ammori, zjistili, že sterosomy hrají důležitou roli při rozhodování známém jako přístup k předcházení konfliktům. Tato rozhodnutí zahrnují volbu, zda vzít dobré se špatným – nebo se vyhnout obojím – pokud jsou dány možnosti, které mají pozitivní a negativní prvky. Příkladem tohoto typu rozhodnutí je potřeba zvolit si, zda si vzít práci, která platí více, ale nutí vás, abyste zůstali daleko od rodiny a přátel. Taková rozhodnutí často způsobují velkou úzkost.

V související studii zjistila Gravielova laboratoř, že striosomy se vážou na buňky menstruačního materiálu, jednoho z hlavních center produkce dopaminu v mozku. Tyto studie vedly vědce k hypotéze, že striosomy mohou sloužit jako vrátný, který sbírá smyslové a emocionální informace pocházející z kůry a integruje je do rozhodnutí, jak jednat. Tyto akce pak mohou být stimulovány buňkami, které produkují dopamin.

Vědci později zjistili, že chronický stres má zásadní dopad na tento cyklus a na tento typ emocionálního rozhodování. Ve studii z roku 2017 u potkanů ​​a myší prokázali, že stresovaná zvířata si s větší pravděpodobností zvolí možnost vysokého rizika a návratu, ale že mohou tento efekt blokovat manipulací s obvodem.

V novém buňka Ve studii se vědci rozhodli prozkoumat, co se stane s strozomy, když se myši naučí, jak přijímat taková rozhodnutí. K tomu měřili a analyzovali aktivitu striosomů, když se myši naučily vybírat mezi pozitivními a negativními výsledky.

Během experimentů myši slyšely dva různé odstíny, z nichž jeden byl doprovázen odměnou (cukrová voda) a druhý se držel mírného odstrašujícího podnětu (jasné světlo). Myši se postupně dozvěděly, že když si olíznou více úst, když uslyší první tón, dostanou více cukrové vody a pokud se během druhého olíznou méně, světlo nebude tak jasné.

Naučit se vykonávat takové úkoly vyžaduje přiřazení hodnoty každé ceně a odměně. Vědci zjistili, že když se myši tento úkol naučily, striosomy vykazovaly vyšší aktivitu než jiné části striata a že tato aktivita korelovala s reakcemi myší na chování těchto dvou tónů. To naznačuje, že striosomy mohou být rozhodující pro připisování subjektivní hodnoty konkrétnímu výsledku.

„Chcete-li přežít, dělat cokoli, musíte se neustále učit. Musíte se učit, co je pro vás dobré a co špatné,“ říká Friedman.

„Osoba, nebo v tomto případě myš, si může vážit odměn tak vysoko, že riziko vzniku možných nákladů je ohromující, zatímco jiný může chtít vyhnout se nákladům na utrácení všech odměn.

Vědci zjistili, že inhibiční neurony, které přenášejí signály z prefrontální kůry, pomáhají stereosomům zlepšit jejich poměr signálu k šumu, což pomáhá vytvářet silné signály pozorované, když myši ocení možnost vysoké ceny nebo vysoké odměny.

Ztráta motivace

Vědci následně zjistili, že u starších myší (ve věku 13 až 21 měsíců, přibližně ekvivalentních lidem ve věku 60 let a starších), se zapojení myší do učení tohoto typu analýzy nákladů a přínosů snížilo. Zároveň se snížila jejich sterosomální aktivita ve srovnání s aktivitou u mladších myší. Vědci zjistili podobnou ztrátu motivace u myšího modelu Huntingtonovy choroby, degenerativní poruchy, která ovlivňuje striatum a jeho striosomy.

Když vědci použili ke zvýšení aktivity sterosomů geneticky cílené léky, zjistili, že myši se více zabývají prováděním úkolu. Naproti tomu potlačení třetí aktivity vedlo k uvolnění.

Kromě normálního poklesu souvisejícího s věkem může mnoho poruch duševního zdraví vychýlit schopnost posoudit náklady a přínosy akce, od úzkosti a deprese po situace, jako je PTSD. Například osoba v depresi může podceňovat zážitky, které mohou být prospěšné, zatímco někdo se závislostí může přeceňovat drogy, ale podceňovat věci, jako je jeho práce nebo rodina.

Vědci v současné době pracují na možných lékových terapiích, které by mohly stimulovat tento cyklus, a naznačují, že školení pacientů ke zlepšení aktivity v tomto cyklu pomocí biofeedbacku by mohlo nabídnout další potenciální způsob, jak zlepšit jejich hodnocení efektivity nákladů.

„Pokud byste mohli poukázat na mechanismus, který je základem subjektivního hodnocení odměn a nákladů, a použít moderní techniku, která by s nimi mohla manipulovat, psychiatricky nebo prostřednictvím biofeedbacku, mohli by pacienti být schopni správně ovládat své obvody,“ říká Friedman.

Odkaz: „Striosomy zprostředkovávají narušení hodnotového učení ve věku a modelu Huntingtonovy nemoci“ Alexander Friedman, Emily Hyosca, Sabrina M. Dermis, Sebastian A. Toro Arena, Eric D. Nelson, Cody Wu. Carter, Sebastian Delcasso, Raymondo. X. Rodriguez, Hope Lutwak, Kaden S. DiMarco, Qingyang Zhang, Lara I. Rakocevic, Dan Hu, Joshua K. Xiong, Jiajia Zhao, Leif G. Gibb, Tomoko Yoshida, Cody A. Siciliano, Thomas J. Diefenbach, Charu Ramakrishnan, Karl Deisseroth a Ann M. Graybiel, 27. října 2020, buňka.
DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.060

Studie byla financována nadací CHDI, nadací Sachs Kwano, National Institutes of Health, Nancy Family Foundation Luria Marquez, nadací Bachmann-Strauss Dystonia a nadací Parkinsonova nadace, William N. a Bernice A. Bampus, Simmons Center. Za sociální mysl The Christine R. Pressman Foundation a Jessica J. Furian 13, Michael Stifel a Robert Boxstone.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.