„Ucz się” albo „Ruszaj się”. Rozkaz zależy od zgrania w czasie dwóch neuroprzekaźników

Do tej pory wiadomo było, że neurony ze śródmózgu wysyłają sygnały dopaminowe do prążkowia, czyli centrum uczenia się i kontroli ruchów. Poprzednie badania sugerowały rolę neuronów cholinergicznych w „decydowaniu”, czy dopamina ma wspierać uczenie, czy sterować ruchem. Brakowało jednak potwierdzenia na modelu zwierzęcym.

Naukowcy z New York University przetestowali inną hipotezę, w której ujęli także drugi neuroprzekaźnik. W tym celu opracowali zadanie decyzyjne dla szczurów: zwierzęta uczyły się znaczenia sygnałów dźwiękowych wskazujących wielkość i lokalizację nagrody (wody), a następnie musiały wykonać odpowiedni ruch, by ją zdobyć. W trakcie eksperymentu badacze z milisekundową precyzją mierzyli uwalnianie dopaminy i acetylocholiny w prążkowiu. Wyniki swoich eksperymentów opisali w czasopiśmie „Nature Neuroscience”.

Kluczowa okazała się kolejność czasowa uwalniania obu neuroprzekaźników. Gdy wyrzut dopaminy następował tuż po spadku poziomu acetylocholiny, sygnał ten sprzyjał uczeniu się. Natomiast jego współwystępowanie z nagłym wzrostem poziomu acetylocholiny wiązało się z kontrolą ruchu i przewidywało intensywność i dynamikę nadchodzących ruchów.

Różnice między uwalnianiem neuroprzekaźników były niezwykle subtelne, rzędu kilkudziesięciu milisekund. Jak piszą autorzy, czas równy „mrugnięciu oka” decyduje, którą z dwóch funkcji podejmie dopamina. Mechanizm ten działa jak przełącznik: acetylocholina „ustawia kontekst”, w którym dopamina albo wzmacnia uczenie, albo pobudza działanie.

Odkrycie pomaga wyjaśnić, w jaki sposób mózg łączy procesy uczenia się z kontrolą ruchu. Naukowcy podkreślają, że ich odkrycie ma istotne znaczenie dla zrozumienia chorób takich jak choroba Parkinsona, schizofrenia czy depresja, w których układ dopaminowy działa nieprawidłowo. Dlatego poznanie mechanizmów koordynujących ich współpracę może w przyszłości pomóc w identyfikacji nowych celów terapeutycznych dla tych schorzeń.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.