Νευροεπιστήμονες του University of Oregon εντόπισαν μια ομάδα εγκεφαλικών κυττάρων που φαίνεται να λειτουργεί σαν «μετρητής απογοήτευσης», καταγράφοντας τη στιγμή κατά την οποία η πραγματικότητα αποδεικνύεται κατώτερη από την προσδοκία.
Η ανακάλυψη φωτίζει έναν κρίσιμο μηχανισμό του εγκεφάλου που συνδέει την ανταμοιβή, τη μάθηση, την προσαρμογή της συμπεριφοράς και πιθανώς νευροψυχιατρικές διαταραχές όπως η κατάθλιψη και οι εξαρτήσεις.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 8 Μαΐου στο Current Biology και περιγράφει έναν συγκεκριμένο τύπο νευρώνων στον εγκέφαλο ποντικών, ο οποίος ενεργοποιείται όταν το ζώο περιμένει ανταμοιβή, αλλά τελικά λαμβάνει λιγότερη από την αναμενόμενη ή δεν λαμβάνει τίποτα. Με άλλα λόγια, το αίσθημα της ματαίωσης δεν φαίνεται να αποτελεί μόνο μια αφηρημένη ψυχολογική εμπειρία, αλλά μια κατάσταση που ορισμένα κύτταρα του εγκεφάλου έχουν σχεδιαστεί να ανιχνεύουν και να καταγράφουν.
Ο εγκέφαλος ως μηχανή πρόβλεψης
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί διαρκώς με βάση προβλέψεις. Περιμένει αποτελέσματα, τα συγκρίνει με όσα συμβαίνουν στην πραγματικότητα και στη συνέχεια αναπροσαρμόζει τη συμπεριφορά. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για τη μάθηση, τη λήψη αποφάσεων και την επιμονή σε έναν στόχο.
Όταν το αποτέλεσμα είναι καλύτερο από το αναμενόμενο, το σύστημα ανταμοιβής ενισχύει τη συμπεριφορά. Όταν όμως το αποτέλεσμα είναι χειρότερο, ο εγκέφαλος πρέπει να καταγράψει τη διαφορά και να προσαρμόσει τις επόμενες επιλογές. Εκεί φαίνεται να παρεμβαίνουν τα κύτταρα που μελέτησε η ομάδα της Emily Sylwestrak, επίκουρης καθηγήτριας Βιολογίας στο College of Arts and Sciences του University of Oregon.
Η Sylwestrak, senior author της εργασίας, επισημαίνει ότι για να κατανοηθούν καλύτερα οι νευροψυχιατρικές διαταραχές χρειάζεται να εντοπιστούν οι ακριβείς «διακόπτες» του εγκεφάλου. Αν, για παράδειγμα, ένας συγκεκριμένος τύπος κυττάρου δυσλειτουργεί στην κατάθλιψη, οι επιστήμονες θα μπορούσαν κάποτε να αναπτύξουν θεραπείες που στοχεύουν ακριβώς αυτόν τον τύπο κυττάρου, περιορίζοντας ανεπιθύμητες επιδράσεις σε άλλα νευρωνικά συστήματα.
Ο ρόλος της πλάγιας ηνίας
Η ερευνητική ομάδα εστίασε στην πλάγια ηνία, μια μικρή και εξελικτικά αρχαία δομή που βρίσκεται βαθιά στον εγκέφαλο. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η περιοχή αυτή ενεργοποιείται σε απρόσμενα αρνητικά γεγονότα, όπως μια ξαφνική τιμωρία ή η απώλεια μιας ανταμοιβής που θεωρούνταν δεδομένη.
Γι’ αυτόν τον λόγο, η πλάγια ηνία έχει χαρακτηριστεί συχνά ως το «αντι-ανταμοιβικό» κέντρο του εγκεφάλου. Ωστόσο, η συγκεκριμένη περιοχή δεν αποτελείται από έναν ενιαίο τύπο κυττάρων. Περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά είδη νευρώνων, και μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν είχαν αποσαφηνίσει ποιος κυτταρικός τύπος συνδέεται με ποια συμπεριφορά.
Η νέα μελέτη επιχειρεί να χαρτογραφήσει αυτή τη λεπτομέρεια. Όπως εξηγεί η Sylwestrak, στόχος της ομάδας είναι να κατανοήσει πώς οι διαφορετικοί κυτταρικοί τύποι αντιστοιχούν σε συγκεκριμένες συμπεριφορές μέσα στο σύστημα ανταμοιβής.
Πώς εντοπίστηκε το «κύκλωμα της απογοήτευσης»
Οι ερευνητές είχαν ήδη περιγράψει τον συγκεκριμένο κυτταρικό τύπο, αλλά δεν είχαν τρόπο να τον προσεγγίσουν άμεσα. Η ανακάλυψη προέκυψε σχεδόν τυχαία, όταν η Sylwestrak μελετούσε μια κοντινή εγκεφαλική περιοχή. Κατά τη διάρκεια πειράματος, παρατήρησε σήματα από γειτονικά κύτταρα τα οποία εμφανίζονταν όταν ένα ποντίκι έδειχνε να περιμένει ανταμοιβή, την αναζητούσε και τελικά έφευγε χωρίς να τη λάβει.
Αυτή η παρατήρηση οδήγησε στη νέα εργασία. Η ομάδα κατέγραψε τη νευρωνική δραστηριότητα σε ποντίκια που είχαν εκπαιδευτεί να βάζουν τη μύτη τους σε μια ειδική θύρα για να λάβουν ζαχαρόνερο. Αφού τα ζώα έμαθαν να περιμένουν μια γλυκιά ανταμοιβή, οι ερευνητές μείωναν μερικές φορές την ποσότητά της ή την απέκλειαν εντελώς.
Σε εκείνες τις στιγμές, οι νευρώνες ενεργοποιούνταν απότομα. Μάλιστα, η ένταση της δραστηριότητας αυξανόταν ανάλογα με το μέγεθος της απογοήτευσης. Οι επιστήμονες μπορούσαν ουσιαστικά να συμπεράνουν πόσο ζαχαρόνερο είχε λάβει το ζώο, με βάση την ισχύ της νευρωνικής απόκρισης.
Δεν είναι απλώς ανιχνευτές «κακών νέων»
Το πιο ενδιαφέρον εύρημα ήταν ότι οι συγκεκριμένοι νευρώνες δεν αντιδρούσαν με τον ίδιο τρόπο σε κάθε αρνητική εμπειρία. Οι ερευνητές συνέκριναν τη δραστηριότητά τους και σε άλλες δυσάρεστες καταστάσεις, όπως όταν τα ποντίκια δέχονταν ξαφνικά ένα φύσημα αέρα.
Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι νευρώνες παρέμεναν σχετικά ήσυχοι. Αυτό δείχνει ότι δεν λειτουργούν ως γενικοί ανιχνευτές «κακών ειδήσεων». Αντίθετα, φαίνεται να εξειδικεύονται σε ένα πολύ συγκεκριμένο είδος αρνητικής εμπειρίας: τη στιγμή κατά την οποία μια αναμενόμενη ανταμοιβή είναι μικρότερη από αυτή που είχε προβλέψει ο εγκέφαλος.
Η διάκριση αυτή έχει μεγάλη σημασία. Όπως εξηγεί η Kana Suzuki, διδακτορική φοιτήτρια στο Institute of Neuroscience του University of Oregon και lead author της μελέτης, ο εγκέφαλος δεν πρέπει να καταγράφει όλες τις αρνητικές εμπειρίες με τον ίδιο τρόπο. Διαφορετικές αρνητικές καταστάσεις απαιτούν διαφορετικές συμπεριφορικές απαντήσεις.
Απογοήτευση, μάθηση και αλλαγή συμπεριφοράς
Η ικανότητα του εγκεφάλου να ξεχωρίζει μια απρόσμενη τιμωρία από μια αποτυχημένη ανταμοιβή είναι κρίσιμη για τη μάθηση. Κάθε ημέρα, ο άνθρωπος παίρνει αποφάσεις αξιολογώντας τι αξίζει να επιδιώξει και τι πρέπει να αποφύγει.
Οι επιτυχίες και οι αποτυχίες του παρελθόντος επηρεάζουν την επόμενη επιλογή. Αν μια ενέργεια δεν αποδώσει την ανταμοιβή που είχε προβλεφθεί, ο εγκέφαλος χρειάζεται να καταγράψει αυτή τη διαφορά, ώστε την επόμενη φορά να αλλάξει στρατηγική ή να μειώσει την επιμονή σε έναν στόχο που δεν αποδίδει.
Η μελέτη δείχνει ότι διακριτά νευρωνικά κυκλώματα μπορεί να βοηθούν τον εγκέφαλο να ξεχωρίζει διαφορετικές μορφές αρνητικής εμπειρίας και να διαμορφώνει την επόμενη συμπεριφορά. Αυτό το εύρημα έχει ιδιαίτερη σημασία για διαταραχές στις οποίες η ανταμοιβή, η ματαίωση και η προσαρμογή της συμπεριφοράς απορρυθμίζονται.
Πιθανές προοπτικές για κατάθλιψη και εξαρτήσεις
Η κατάθλιψη και οι εξαρτήσεις συνδέονται συχνά με δυσλειτουργίες στα κυκλώματα ανταμοιβής. Στην κατάθλιψη, ο εγκέφαλος μπορεί να δυσκολεύεται να αντλήσει κίνητρο ή ευχαρίστηση από θετικές εμπειρίες. Στις εξαρτήσεις, η αναζήτηση ανταμοιβής μπορεί να αποκτήσει παθολογική ένταση, ακόμη και όταν οι συνέπειες είναι αρνητικές.
Η χαρτογράφηση των κυτταρικών τύπων που εμπλέκονται στην απογοήτευση μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τι ακριβώς απορρυθμίζεται σε αυτές τις διαταραχές. Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει πλέον να περάσει από την απλή καταγραφή της νευρωνικής δραστηριότητας σε πιο ενεργητικές παρεμβάσεις.
Μελλοντικά πειράματα θα επιχειρήσουν να αναστείλουν ή να τροποποιήσουν τη λειτουργία αυτών των νευρώνων κατά τη διάρκεια αντίστοιχων πειραμάτων αναζήτησης ανταμοιβής. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές θέλουν να διαπιστώσουν πώς οι συγκεκριμένοι κυτταρικοί τύποι καθοδηγούν την υγιή αναζήτηση ανταμοιβής και πώς η δυσλειτουργία τους μπορεί να συνδέεται με νευροψυχιατρικά νοσήματα.
Πιο στοχευμένα φάρμακα στο μέλλον
Τα σημερινά φάρμακα που επηρεάζουν τον εγκέφαλο δρουν συχνά σε πολλά διαφορετικά νευρωνικά συστήματα. Αυτό εξηγεί, σε μεγάλο βαθμό, γιατί μπορεί να προκαλούν ποικίλες ανεπιθύμητες ενέργειες. Αν οι επιστήμονες εντοπίσουν τους ακριβείς κυτταρικούς τύπους που σχετίζονται με συγκεκριμένες λειτουργίες, θα αποκτήσουν πιο καθαρούς θεραπευτικούς στόχους.
Η Sylwestrak υπογραμμίζει ότι η απλή εικόνα ενός «τυπικού» νευρώνα, όπως συχνά παρουσιάζεται σε βιβλία ή στο διαδίκτυο, δεν αποτυπώνει την τεράστια ποικιλία των νευρικών κυττάρων. Οι νευρώνες διαφέρουν στη γενετική τους ταυτότητα, στη δομή και στη λειτουργία τους. Η νέα μελέτη αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα κυτταρικού τύπου που φαίνεται να κωδικοποιεί μια πολύ συγκεκριμένη πληροφορία για την ανταμοιβή.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Πέθανε ο γιατρός που δοκίμασε στον εαυτό του πρωτοποριακή θεραπεία για όγκο εγκεφάλου
Όγκοι εγκεφάλου στα παιδιά: 70-90 νέες διαγνώσεις κάθε χρόνο στην Ελλάδα
