Pagtuklas ng isang Utak sa Utak na Tumutulong Sa Pagpapaliwanag Bakit Nagtataguyod ng Pag-aaral sa Mababang Edad

“Kung tumatanda tayo, mas mahirap makahanap ng mga bagay,” sabi ng manunulat ng mananaliksik na si Ann Graybiel. Kredito: Christine Daniloff, MIT

Ipinapakita ng pananaliksik sa mga daga na ang pag-iipon ay nakakaapekto sa kritikal na sirkulasyon ng utak sa pag-aaral na gumawa ng ilang mga uri ng desisyon.

Habang tumatanda ang mga tao, madalas na nawala ang kanilang pagganyak na matuto ng mga bagong bagay o makisali sa pang-araw-araw na gawain. Sa pagsasaliksik ng daga, NE Natukoy na ngayon ng mga neurologist ang pinakamahalagang sirkulasyon ng utak sa pagpapanatili ng ganitong uri ng pampasigla.

Napakahalaga ng distrito na ito sa pag-aaral na gumawa ng mga desisyon na kailangang suriin ang mga gastos at gantimpala na kasama ng isang partikular na aksyon. Ipinakita ng mga mananaliksik na maaari nilang madagdagan ang pagganyak ng mga mas matandang daga na lumahok sa ganitong uri ng pag-aaral sa pamamagitan ng pagpapagana sa rehiyon, at mababawas din nila ang pagganyak sa pamamagitan ng pagpindot sa circuit.

“Sa aming pagtanda, mas mahirap magkaroon ng isang paggising,” sabi ni Ann Graybiel, isang Institute Professor sa MIT at isang miyembro ng McGovern Institute for Brain Research. “Ang paggising na ito, o pakikilahok, ay mahalaga sa ating kagalingan sa lipunan at pag-aaral – mahirap malaman kung wala ito at hindi makisali sa kampanya.”

Si Graybiel ay ang nangungunang may-akda ng pag-aaral, na inilathala noong Oktubre 27, 2020, sa Cell. Ang nangungunang mga may-akda ng papel ay si Alexander Friedman, isang dating siyentipikong mananaliksik ng MIT na ngayon ay isang katulong na propesor sa Unibersidad ng Texas sa El Paso, at Emily Hueske, isang siyentipikong mananaliksik ng MIT.

Pagsusuri sa gastos at kita

Ang striatum ay bahagi ng basal ganglia – isang pangkat ng mga sentro ng utak na konektado sa pagbuo ng mga gawi, kontrol ng kusang-loob na paggalaw, emosyon at pagkagumon. Sa loob ng maraming dekada, pinag-aaralan ng laboratoryo ni Graybiel ang mga koleksyon ng mga cell na tinatawag na striosome, na ipinamamahagi sa buong striatum. Natuklasan ni Graybiel ang mga striosome maraming taon na ang nakakaraan, ngunit ang kanilang pag-andar ay nakakubli pa rin, sa bahagi dahil napakaliit at napakalalim sa utak na mahirap kunan ng larawan ang mga ito gamit ang aktibong resonance imaging (fMRI).

Sa mga nagdaang taon, natagpuan nina Friedman, Greybiel, at mga kasamahan kabilang ang pananaliksik sa MIT na si Ken-ichi Amemori na ang mga striosome ay may mahalagang papel sa isang uri ng proseso ng paggawa ng desisyon na kilala bilang diskarte sa pag-iwas. Kasama sa mga pagpapasya na ito ang pagpili ng kung kukuha ng mabuti o masama – o iwasan ang pareho – kapag inaalok ang mga pagpipilian na may parehong positibo at negatibong mga aspeto. Ang isang halimbawa ng ganitong uri ng desisyon ay upang piliin kung kukuha ka ng isang trabahong may mataas na suweldo na pinipilit kang lumayo sa pamilya at mga kaibigan. Ang ganitong mga pagpapasya ay madalas na lumilikha ng pagkabalisa.

Sa isang kaugnay na pag-aaral, natagpuan ng lab ng Graybiel na ang mga striosome ay nagbubuklod sa mga substantia nigra cells, isa sa mga pangunahing receptor ng utak na dopamine. Ang mga pag-aaral na ito ay humantong sa mga mananaliksik na isip-isip na ang mga striosome ay maaaring kumilos bilang isang gateway na kumukuha ng sensory at emosyonal na impormasyon mula sa cortex at isinasama ito sa isang proseso ng paggawa ng desisyon. Ang mga pagkilos na ito ay maaaring stimulate ng mga cell na gumagawa ng dopamine.

Nang maglaon natagpuan ng mga mananaliksik na ang talamak na pagkapagod ay nagkaroon ng malalim na epekto sa rehiyon at sa ganitong uri ng pagpapasya sa emosyonal. Sa isang 2017 na pag-aaral ng mga daga at daga, ipinakita nila na ang mga nalulumbay na hayop ay mas malamang na pumili ng pinaka-mapanganib, mataas na bayad na mga pamamaraan, ngunit maaari nilang maiwasan ang epektong ito sa pamamagitan ng pagsasamantala sa circuit.

Sa bagong bersyon ng Cell pananaliksik, handa ang mga mananaliksik na siyasatin kung ano ang nangyayari sa mga striosome habang natututo ang mga daga kung paano gumawa ng mga ganitong uri ng pagpapasya. Upang magawa ito, sinukat at pinag-aralan nila ang pagpapaandar ng mga striosome habang natutunan ng mga daga na pumili sa pagitan ng positibo at negatibong epekto.

Sa panahon ng eksperimento, narinig ng mga daga ang dalawang magkakaibang tono, ang isa dito ay sinamahan ng gantimpala (tubig sa asukal), at ang iba pa ay nauugnay sa isang paulit-ulit na stimulant (maliwanag na ilaw). Unti-unting natutunan ng mga daga na kung mas dilaan nila ang damo kapag narinig nila ang unang tono, makakakuha sila ng mas maraming tubig sa asukal, at kung dilaan nila ng kaunti sa pangalawang pagkakataon, ang ilaw ay hindi gaanong maliwanag.

Ang pag-aaral na gawin ang ganitong uri ng trabaho ay nangangailangan ng pagtatalaga ng halaga sa bawat gastos at gantimpala. Natuklasan ng mga mananaliksik na habang natututo ng mga daga ang pagpapaandar na ito, ang mga striosome ay nagpapakita ng mas mataas na aktibidad kaysa sa iba pang mga bahagi ng striatum, at na ang aktibidad na ito ay naiugnay sa mga tugon sa pag-uugali ng mouse sa parehong mga tono. Ipinapahiwatig nito na ang mga striosome ay maaaring napakahalaga sa pagbibigay ng isang pang-subject na halaga para sa isang partikular na kinalabasan.

“Upang mabuhay, upang gawin ang anumang ginagawa mo, dapat palagi kang makakabasa. Kailangan mong malaman kung ano ang pinakamahusay para sa iyo, at kung ano ang hindi tama para sa iyo, ”sabi ni Friedman.

“Ang isang tao, o ang mouse na ito, ay maaaring pahalagahan ang gantimpala na ang panganib ng labis na gastos ay napakataas, at maaaring hilingin ng isa na iwasan ang mga gastos hanggang mabayaran ang lahat ng gantimpala. At ito ay maaaring humantong sa kapaki-pakinabang na pag-aaral para sa ilan at mabisang pag-aaral para sa iba, “sabi ni Hueske.

Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mga neuron inhibitor na nagpapadala ng mga signal mula sa prefrontal Cortex ay tumutulong sa mga striosome na dagdagan ang kanilang dami, na tumutulong din upang makabuo ng mas malakas na mga visual signal kapag ang mga daga ay nag-e-eksperimento sa mas mahal o advanced na mga pagpipilian.

Pagkawala ng pagganyak

Susunod, nalaman ng mga mananaliksik na sa mas matandang mga daga (sa pagitan ng 13 at 21 buwan ang edad, halos kapareho ng edad ng mga taong nasa edad 60 at mas matanda), ang pagkakasangkot ng daga sa pag-alam ng ganitong uri ng pag-aaral ng kita ay nabawasan. Sa parehong oras, ang kanilang striosomal na aktibidad ay medyo bihira kumpara sa mga daga. Natagpuan ng mga investigator ang katulad na pagkawala ng pagganyak sa modelo ng mouse ng sakit na Huntington, isang sakit na neurodegenerative na nakakaapekto sa striatum at mga striosome nito.

Nang gumamit ang mga mananaliksik ng mga gamot na binago ng genetiko upang madagdagan ang aktibidad ng striosome, nalaman nila na ang mga daga ay nagsimulang makisali sa aktibidad na ito. Sa kabilang banda, ang presyon sa pagpapaandar ng striosomal ay humantong sa paghihiwalay.

Bilang karagdagan sa karaniwang pagtanggi na nauugnay sa edad, maraming mga problema sa kalusugan ng isip ang maaaring makagambala sa kakayahang masuri ang mga gastos at gantimpala ng isang aksyon, mula sa pagkabalisa at pagkalungkot hanggang sa mga sitwasyong tulad ng PTSD. Halimbawa, ang isang nalulumbay na tao ay maaaring magmaliit sa isang potensyal na gantimpala na karanasan, habang ang isang taong may pagkagumon ay maaaring labis na dosis ng mga gamot at mailagay ang mga bagay tulad ng kanilang trabaho o pamilya.

Ang mga mananaliksik ay nagtatrabaho ngayon sa mga potensyal na paggamot sa gamot na maaaring pasiglahin ang rehiyon, at iminumungkahi na ang pagsasanay sa mga pasyente upang madagdagan ang aktibidad sa rehiyon na may biofeedback ay maaaring magbigay ng isang mas mahusay na paraan upang suriin ang kanilang pagiging epektibo sa gastos.

“Kung makikilala mo ang isang pamamaraan na tumatalakay sa awtomatikong pagtatasa ng gantimpala at gastos, at pagkatapos ay gumamit ng isang modernong pamamaraan na magagamit ko, alinman sa sikolohikal o biofeedback, ang mga pasyente ay maaaring gawing mas mahusay ang kanilang mga circuit,” sabi ni Friedman.

Sanggunian: “Ang Striosome Mediate Value-based Learning ay nasa peligro ng edad at modelo ng sakit na Huntington” ni Alexander Friedman, Emily Hueske, Sabrina M. Drammis, Sebastian E. Toro Arana, Erik D. Nelson, Cody W. Carter, Sebastien Delcasso, Raimundo 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 at Ann M. Graybiel, 27 Oktubre 2020, Cell.
SEKSYON: 10.1016 / j.cell.2020.09.060

Ang pag-aaral ay pinondohan ng CHDI Foundation, ang Saks Kavanaugh Foundation, ang National Institutes of Health, ang Nancy Lurie Marks Family Foundation, ang Bachmann-Strauss Dystonia at Parkinson’s Foundation, William N. at Bernice E. Bumpus Foundation, ang Simons Center on Social Brain, Kristin R. Pressman at Jessica J. Pourian ’13 Fund, Michael Stiefel, at Robert Buxton.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Mga bloke ng dami ng gusali para sa mga kakaibang elektronikong katangian ng magnetiko at magnetiko

Ang mga metal ng paglipat ay naka-crosslink sa graphene ng isang form ng electron beam na nangangako ng mga bloke ng kabuuan ng gusali....

Global Warming Threatens Food Chains – “Ang Epekto ay Maaaring Maging Mahusay”

Sinuri ng pag-aaral ang plankton sa mga lawa ng tubig-tabang na nahantad sa pitong taon ng pang-eksperimentong init. Kredito: University of Exeter Ang pagtaas...

Pagbotelya ng Pinakalamig na Plasma sa Daigdig upang Ipakita ang mga Lihim ng Lakas ng Fusion

Ang mag-aaral na nagtapos sa Rice University na si Grant Gorman ay nagtatrabaho sa Rice's Ultracold Atoms at Plasmas Lab. Larawan: Jeff Fitlow...

Pakiramdam ng Paglahok sa Susi sa Pagsulong

Ang mga mag-aaral ng high school ay lalo na na uudyok sa loob ng paaralan kung sa palagay nila kabilang sila sa kanilang paaralan. Maaaring...

Ang mga mananaliksik ay nagkakaroon ng mas mabilis na pagtatasa ng network upang mapahusay ang mga referral algorithm at mga paghahanap sa web

Ang mga mananaliksik ng MIT ay bumuo ng software upang mas mahusay na patakbuhin ang mga aplikasyon ng grapiko sa isang saklaw ng hardware...

Newsletter

Subscribe to stay updated.