Nauka
Na tropie życia w kosmosie. Nowe odkrycie astrofizyków
02 grudnia 2024
Neuroprzekaźniki w kontekście zachowań i chorób
Nowe badanie naukowców z Uniwersytetu Stanforda, opublikowane w listopadzie 2024 roku w czasopiśmie Nature, ukazuje wzajemne oddziaływanie dopaminy i serotoniny. Odkrycia te rzucają nowe światło na ich rolę w procesie uczenia się oraz wpływ na ludzkie zachowania.
„Dopamina i serotonina odgrywają istotną rolę nie tylko w codziennych zachowaniach, ale także w rozwoju wielu schorzeń neurologicznych i psychiatrycznych. Wśród tych zaburzeń znajdują się depresja, uzależnienia, schizofrenia, autyzm, choroba Parkinsona oraz inne. Dokładne poznanie interakcji między tymi dwoma neuroprzekaźnikami ma kluczowe znaczenie dla postępów w ich leczeniu” – wyjaśnił autor badania, Robert Malenka, profesor psychiatrii i nauk behawioralnych Pritzkera w Stanford.
Polecamy: Moralność w ludzkim mózgu: odkrycia neurobiologiczne i dylematy etyczne
Wpływ dopaminy i serotoniny na proces uczenia się
Wcześniejsze badania wskazywały, że serotonina i dopamina odgrywają znaczącą rolę w procesach uczenia się i podejmowania decyzji. Do tej pory jednak naukowcy nie zdawali sobie sprawy z istnienia interakcji między tymi neuroprzekaźnikami. Wczesne analizy wykazały, że dopamina odpowiada za przewidywanie i poszukiwanie nagrody, podczas gdy serotonina łagodzi impulsy i skłania mózg do myślenia długoterminowego.
Badacze zaproponowali dwie hipotezy. Pierwsza, zwana „hipotezą synergii”, zakłada, że dopamina związana jest z nagrodami krótkoterminowymi, a serotonina zarządza korzyściami długoterminowymi. Druga, „hipoteza przeciwstawności”, sugeruje, że neuroprzekaźniki te działają jako równoważące się siły. Dopamina zachęca do natychmiastowego działania, podczas gdy serotonina wspiera cierpliwość.
Jak wygląda proces uczenia się? Naukowcy w poszukiwaniu odpowiedzi
W ramach eksperymentu zespół badawczy zmodyfikował genetycznie myszy, umożliwiając obserwację i kontrolę ich układów dopaminowego i serotoninowego. Analizy wykazały, że największe oddziaływanie tych systemów zachodzi w regionie limbicznym, zwanym jądrem półleżącym. Obszar ten pełni kluczową rolę w procesach emocji, motywacji oraz przetwarzania nagród.
„Projekt ten był wyjątkowo wymagający pod względem technicznym. Wymagał opracowania nowych strategii umożliwiających jednoczesne rejestrowanie i manipulowanie aktywnością wielu neuromodulatorów u przytomnych zwierząt. Podejrzewałem, że istnieją interakcje między układami dopaminy i serotoniny, które zostały pominięte w innych badaniach, koncentrujących się tylko na jednym neuromodulatorze. Okazało się, że miałem rację” – powiedział Cardozo Pinto, jeden z autorów badania.
W trakcie eksperymentów myszy nauczyły się kojarzyć dźwięk i migające światło z nagrodą. Badacze zaobserwowali, że układy dopaminowy i serotoninowy reagowały przeciwstawnie: poziom dopaminy wzrastał w odpowiedzi na nagrodę, podczas gdy serotonina spadała.
Zespół wykorzystał technikę optogenetyki, umożliwiającą kontrolowanie zmodyfikowanych genetycznie neuronów za pomocą światła. Gdy naukowcy zablokowali sygnalizację obu neuroprzekaźników, myszy nie były w stanie powiązać sygnałów dźwiękowych i świetlnych z nagrodą. Co ciekawe, przywrócenie działania jednego z neuroprzekaźników nie wystarczyło do wznowienia procesu uczenia – konieczne było współdziałanie obu systemów.
Polecamy: HOLISTIC NEWS: Od suchego ryżu po wariograf. Tak emocje zdradzają prawdę #obserwacje
Harmonia w opozycji
Wyniki eksperymentu pokazują, że dopamina i serotonina współpracują ze sobą w przeciwstawny sposób, pomagając mózgowi uczyć się na podstawie systemu nagród. Obraz ich działania można porównać do pedału gazu i hamulca w samochodzie. Dopamina zachęca do działania, szczególnie gdy nagroda przewyższa oczekiwania, podczas gdy serotonina pełni rolę hamulca, promując cierpliwość i długoterminowe myślenie.
Odkrycia te mają istotne znaczenie w leczeniu zaburzeń wynikających z dysfunkcji układów dopaminowego i serotoninowego. Na przykład w przypadku uzależnień nadmiar dopaminy i niedobór serotoniny prowadzą do kompulsywnego poszukiwania nagrody. Z kolei w depresji i stanach lękowych niski poziom serotoniny utrudnia elastyczność zachowań i długoterminowe planowanie.
Polecamy: Czy zdobycze techniki szkodzą naszym mózgom?
