Serotonin, beynin neresinde salındığına bağlı olarak farelerin yiyecek için daha uzun süre beklemesini sağlar
Hepimiz oradaydık. İster uzun bir günün sonunda trafikte sıkışıp kalalım, ister yeni bir kitabın, filmin veya albümün yayınlanmasını sabırsızlıkla bekliyor olalım, sabırlı olmamız gereken zamanlar vardır. Anında tatmin olma dürtüsünü bastırmayı öğrenmek, gelecekteki başarı için genellikle hayati önem taşır, ancak beyinde sabrın nasıl düzenlendiği hala tam olarak anlaşılamamıştır.
Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsünde (OIST) Sinirsel Hesaplama Birimi tarafından yürütülen fareler üzerine yapılan bir çalışmada, yazarlar Dr.Katsuhiko Miyazaki ve Dr.Kayoko Miyazaki, beynin bireysel olarak sabrı teşvik eden belirli alanlarını tespit ediyor serotonin etkisiyle. Bulguları 27 Kasım’da yayınlandı Bilim Gelişmeleri.
Dr. Katsuhiko Miyazaki, “Serotonin, ruh halini, uyku-uyanma döngülerini ve iştahı düzenlemeye yardımcı olan en ünlü nöromodülatörlerden biridir” dedi. “Araştırmamız, bu kimyasal habercinin serbest bırakılmasının aynı zamanda sabrı teşvik etmede çok önemli bir rol oynadığını ve farelerin bir yiyecek ödülü için beklemeye istekli olduğu zamanı artırdığını gösteriyor.”
En son çalışmaları, serotonin ile sabır arasında nedensel bir bağlantı kurmak için ünitenin optogenetik adı verilen güçlü bir teknik (ışığı kullanarak beyindeki belirli nöronları uyarmak için) kullandığı önceki araştırmalara dayanıyor.
Bilim adamları, ışığa duyarlı bir protein ifade eden serotonin salgılayan nöronlara sahip genetik olarak tasarlanmış fareler yetiştirdiler. Bu, araştırmacıların beyne implante edilmiş bir optik fiber kullanarak ışığı parlatarak bu nöronları kesin zamanlarda serotonin salgılamaya teşvik edebilecekleri anlamına geliyordu.
Araştırmacılar, fareler yiyecek beklerken bu nöronları uyarmanın bekleme sürelerini arttırdığını buldular; maksimum etki, ödül alma olasılığı yüksek olduğunda ancak ödülün zamanlaması belirsiz olduğunda görüldü.
Dr. Miyazaki, “Başka bir deyişle, serotoninin sabrı teşvik etmesi için farelerin bir ödülün geleceğinden emin olması, ancak ne zaman geleceği konusunda kararsız olması gerekiyordu” dedi.
Bir önceki çalışmada, bilim adamları beynin, serotonin salgılayan nöronların merkezi merkezi olan dorsal raphe çekirdeği adlı bir alana odaklandılar. Dorsal raphe çekirdeğindeki nöronlar, ön beynin diğer bölgelerine ulaşıyor ve en son çalışmalarında, bilim adamları özellikle bu diğer beyin alanlarından hangisinin sabrı düzenlemeye katkıda bulunduğunu araştırdılar.
Ekip, hasar gördüklerinde dürtüsel davranışları artırdığı gösterilen üç beyin alanına odaklandı – çekirdek akümbens adı verilen derin bir beyin yapısı ve ön lobun orbitofrontal korteks ve medial prefrontal korteks adı verilen iki parçası.
Dr. Miyazaki, “Dürtü davranışları özünde sabırla bağlantılıdır – bir birey ne kadar dürtüsel ise, o kadar az sabırlıdır – bu yüzden bu beyin alanları en önemli adaylardır,” diye açıkladı Dr.
Bekleyenlere (ya da beklemeyenlere …) iyi şeyler gelir
Çalışmada, bilim adamları optik lifleri dorsal raphe çekirdeğine ve ayrıca nükleus akümbenslerinden, orbitofrontal kortekse veya medial prefrontal kortekse yerleştirdiler.
Araştırmacılar, fareleri, bir yiyecek peleti teslim edilene kadar, burnunu “burun dürtmesi” adı verilen bir delik içinde tuttukları bir bekleme görevini yerine getirmeleri için eğitti. Bilim adamları, denemelerin% 75’inde fareleri ödüllendirdi. Bazı test koşullarında, ödülün zamanlaması, fareler burun dürtüsünü başlattıktan altı veya on saniye sonra sabitlendi ve diğer test koşullarında ödülün zamanlaması değişti.
İhmal denemeleri olarak adlandırılan denemelerin kalan% 25’inde bilim adamları farelere yiyecek ödülü vermediler. Farelerin, serotonin salgılayan nöronların uyarılıp uyarılmadığında, farelerin ihmal denemeleri sırasında burun dürtüsünü ne kadar süreyle sürdürdüklerini (başka bir deyişle ne kadar sabırlı olduklarını) ölçtüler.
Araştırmacılar, akümbens çekirdeğine ulaşan serotonin salgılayan sinir liflerini uyardıklarında, bekleme süresinde herhangi bir artış bulamadılar, bu da beynin bu bölgesindeki serotoninin sabrı düzenlemede hiçbir rolü olmadığını gösteriyor.
Ancak bilim adamları, fareler burnunu tutarken orbitofrontal kortekste ve medial prefrontal kortekste serotonin salınımını uyardıklarında, farelerin birkaç önemli farkla daha uzun süre beklediklerini gördüler.
Orbitofrontal kortekste serotonin salınımı, dorsal raphe çekirdeğinde serotonin aktivasyonu kadar etkili bir şekilde sabrı teşvik etti; hem ödül zamanlaması sabitlendiğinde hem de ödül zamanlaması belirsiz olduğunda, ikincisinde daha güçlü etkiler olduğunda.
Ancak medial prefrontal kortekste, bilim adamları sadece ödülün zamanlaması değiştiğinde sabrın arttığını gördüler ve zamanlama sabitlendiğinde hiçbir etki gözlenmedi.
Dr. Miyazaki, “Beynin her bölgesinin serotonine nasıl tepki verdiğinde görülen farklılıklar, her beyin bölgesinin farelerin genel bekleme davranışına farklı şekillerde katkıda bulunduğunu gösteriyor” dedi.
Sabır modelleme
Bunu daha ayrıntılı araştırmak için bilim adamları, farelerin bekleme davranışını açıklamak için hesaplamalı bir model oluşturdular.
Model, farelerin ödül dağıtımının zamanlamasının dahili bir modeline sahip olduğunu varsayar ve bir ödülün teslim edilme olasılığını tahmin etmeye devam eder. Bu nedenle, ödüllü veya ödülsüz bir duruşmada olup olmadıklarına zamanla karar verebilirler ve beklemeye devam edip etmemeye karar verebilirler. Model aynı zamanda orbitofrontal korteksin ve medial prefrontal korteksin farklı dahili ödül zamanlama modellerini kullandığını varsayar; ikincisi, ödül olasılıklarını ayrı ayrı hesaplamak için zamanlamadaki değişikliklere daha duyarlıdır.
Araştırmacılar, serotonin uyarımı altında beklenen ödül olasılığını% 75’ten% 94’e çıkararak modelin bekleme süresinin deneysel verilerine en iyi şekilde uyduğunu buldular. Daha basit bir ifadeyle serotonin, farelerin bir ödül denemesinde olduklarına olan inancını artırdı ve böylece daha uzun süre beklediler.
Önemlisi, model, dorsal raphe çekirdeğinin uyarılmasının hem orbital frontal kortekste hem de medial prefrontal kortekste olasılığı% 75’ten% 94’e yükselttiğini, beyin alanlarının ayrı ayrı uyarılmasının ise sadece o belirli bölgedeki olasılığı artırdığını gösterdi.
Dr. Miyazaki, “Bu, bu iki beyin bölgesinin bir ödül olasılığını birbirinden bağımsız olarak hesapladığı ve bu bağımsız hesaplamaların daha sonra birleştirilerek farelerin ne kadar bekleyeceğini belirlediği fikrini doğruladı.” “Bu tür bir tamamlayıcı sistem, hayvanların değişen ortamlara daha esnek davranmasına olanak tanıyor.”
Sonuç olarak, beynin farklı alanlarının serotoninden az ya da çok etkilendiğine dair bilgimizin artması, ilaçların gelecekteki gelişiminde hayati etkilere sahip olabilir. Örneğin, seçici serotonin geri alım inhibitörleri (SSRI’lar), beyindeki serotonin seviyelerini artıran ve depresyonu tedavi etmek için kullanılan ilaçlardır.
Dr. Miyazaki, “Bu, gelecekte farelerin depresyon modellerini kullanarak keşfetmeye istekli olduğumuz bir alan” dedi. “Belirli genetik veya çevresel koşullar altında, bu tanımlanan beyin alanlarından bazılarının işlevlerini değiştirdiğini görebiliriz. Bu bölgeleri tespit ederek, bu, tüm beyinden ziyade beynin belirli bölgelerine etki eden daha hedefli tedaviler sağlamak için yollar açabilir. . ”
.