A szerotonin nemcsak a hangulatot, hanem a tanulást is fokozza
A szerotonin neurotranszmitter összekapcsolódik a hangulat szabályozásával, bár segít más egyéb funkciók, például az alvás és a szexuális vágy szabályozásában is. Új kutatás feltárta a szerotonin másik szerepét: a tanulási sebesség növelését.
Noha a szerotoninszint változása olyan hangulati rendellenességekhez kapcsolódik, mint a depresszió, még mindig nem tudunk ennyit ennek a neurotranszmitternek az összes szerepéről.
Egyes korábbi tanulmányok összefüggésbe hozták a memóriával és a neuroplasztikussággal, vagy az agy azon képességével, hogy az ember egész életében folyamatosan alkalmazkodjon az egészség és a kognitív funkció megőrzése érdekében.
A két intézményt - a Champalimaud Ismeretlen Központot (CCU) Lisszabonban (Portugália) és az University College London (UCL) - az Egyesült Királyságban felölelő tudósok most mélyebben elmélyültek, és megállapították, hogy a szerotonin is részt vesz a tanulási folyamatokban.
Pontosabban úgy tűnik, hogy hozzájárul az új információk megismerésének sebességéhez, amint azt a kutatók a folyóiratban most megjelent cikkükben kifejtik Nature Communications.
Az egérmodellben végzett vizsgálat azt tesztelte, hogy az állatok milyen gyorsan képesek viselkedésüket az adott helyzethez igazítani. Úgy tűnt, hogy a szerotonin szerepet játszik ebben a folyamatban.
"A tanulmány megállapította, hogy a szerotonin növeli a tanulás sebességét" - magyarázza a tanulmány társszerzője, Zachary Mainen, a CCU-tól.
"Amikor a szerotonin neuronokat mesterségesen, fény segítségével aktiválták, az egerek gyorsabban alkalmazkodtak viselkedésükhöz olyan helyzetben, amely ilyen rugalmasságot igényelt" - teszi hozzá.
"Vagyis nagyobb súlyt tulajdonítottak az új információknak, és ezért gyorsabban meggondolták magukat, amikor ezek az idegsejtek aktívak voltak."
Zachary Mainen
Két tanulási stratégia
Az állatok tanulási folyamatainak és sebességének tanulmányozása érdekében a kutatók az egereket olyan tanulási feladatnak tették ki, amelyben a víz megtalálása volt a cél.
"Az állatokat egy kamrába helyezték, ahol vagy egy vízadagolót kellett a bal oldalukra, vagy a jobb oldalukra piszkálniuk - ami bizonyos valószínűséggel a vizet kiadta, vagy sem" - mondja Madalena Fonseca, a tanulmány szerzője. a CCU, elmagyarázva a kísérlet sablonját.
Az egerek folyamatosan próbáltak vizet szerezni az adagolókból, és megtudták, hogy próba-tévedés alapján hogyan találják meg nagyobb valószínűséggel. De a csapat megfigyelte, hogy az állatok mennyi ideig vártak a kísérletek között, általában változóak voltak.
Néha az állatok újabb kísérletet tettek a víz megszerzésére, miután már megpróbálták, és néha hosszabb ideig vártak egy újabb kísérlet előtt.
A tudósok azt is látták, hogy az egerek hajlamosak voltak hosszabb ideig várni a kísérletek között a kísérleti nap kezdetén és végén.
Ez arra késztette a kutatókat, hogy feltételezzék, hogy a munkamenet kezdetén az állatok még mindig meglehetősen zavartak és nem érdekelhetik a feladatot, "talán abban reménykednek, hogy kijutnak a kísérleti kamrából", ahogy a tanulmány szerzői írják.
A munkamenet végén ismét hiányozhat az egerek motivációja a víz után való kereséshez, mert addigra már megteltek.
Az így megfigyelt változékonyság végül arra késztette a csapatot, hogy megértse, hogyan befolyásolhatja a szerotonin a tanulást és a döntéshozatalt.
Attól függően, hogy az egerek mennyire várják a vízkeresési kísérleteket, kétféle stratégia egyikét is alkalmazták a kísérletek sikere valószínűségének maximalizálása érdekében.
Munkamemória vs. hosszú távú memória
Az állatok kísérletei között rövid várakozási időintervallumokkal a tudósok észrevették, hogy az egerek hajlamosak stratégiájukat az előző vizsgálat eredményére alapozni - sikeres vagy sikertelen -.
Vagyis, ha az egereknek éppen sikerült egy vizet kinyerniük egy adagolóból, akkor újra megpróbálnák ugyanazt. Ha ez most kudarcot vallott, akkor átmentek a másik adagolóhoz. Ezt a megközelítést „győzelem-marad-veszít-vált” stratégiának nevezik.
A vizsgálatok közötti hosszabb várakozási időközök esetén az egerek nagyobb valószínűséggel választottak a felhalmozott múltbeli tapasztalatok alapján.
Ez azt jelenti - magyarázzák a kutatók -, hogy az előbbi esetben az egerek alkalmazták a munkamemóriájukat, vagy azt a rövid távú memóriát, amely azonnali tapasztalatok alapján adaptív döntéshozatalhoz vezet.
Ez utóbbi esetben azonban az állatok használták a hosszú távú memóriájukat, hozzáférve a már tárolt tudáshoz, amelyet idővel építettek.
A szerotonin hatékonyabbá teszi a tanulást
Az optogenetika - az élő sejtekben lévő molekulák manipulálására szolgáló fényt alkalmazó technika - segítségével a CCU kutatói stimulálták az egerek agyában a szerotonint termelő sejteket, hogy lássák, hogyan befolyásolhatja ennek a neurotranszmitternek az emelt szintje az állatok viselkedését a tanulási feladat során.
Amikor elemezték a felhalmozott adatokat, figyelembe véve az egerek kísérletei közötti várakozási időintervallumokat, arra a következtetésre jutottak, hogy a magasabb szerotoninszint felerősítette, hogy az állatok mennyire hatékonyan tanultak a korábbi tapasztalatokból. Ez azonban csak azokra a döntésekre vonatkozott, amelyek hosszabb várakozási időközönként következtek.
"A szerotonin mindig fokozza a jutalomból való tanulást, de ez a hatás csak az állatok választási lehetőségeinek egy részén mutatkozik meg" - jegyzi meg Masayoshi Murakami, a CCU tanulmányának társszerzője.
„A legtöbb kísérletnél - teszi hozzá Kiyohito Iigaya, az UCL kutatója - a választást egy„ gyors rendszer ”vezérelte, ahol az állatok a győzelem-maradás-vesztés-váltás stratégiát követték. De a kísérletek egy részénél azt tapasztaltuk, hogy ez az egyszerű stratégia egyáltalán nem magyarázza az állatok választását. ”
„Ezekkel a kísérletekkel - mondja - ehelyett azt tapasztaltuk, hogy az állatok a„ lassú rendszerüket ”követték, amelyben a sok kísérleti jutalom története és nemcsak a legújabb kísérletek befolyásolták választásaikat.”
„Ráadásul - teszi hozzá Iigaya - a szerotonin csak ezeket az utóbbi döntéseket érintette, amelyekben az állat a lassú rendszert követte.”
Kapcsolatok a hangulattal és a viselkedéssel
A szerzők úgy vélik, hogy az eredmények megmagyarázhatják, hogy a szelektív szerotonin újrafelvétel-gátlók (SSRI-k) - a szerotoninszintet növelő és a depresszió kezelésében alkalmazott gyógyszertípus - miért a leghatékonyabbak, ha kognitív viselkedésterápiával (CBT) kombinálva alkalmazzák.
Míg az SSRI-k az depresszióval az agy kémiai egyensúlyhiányainak kezelésével foglalkoznak, a CBT célja a viselkedési reakciók megváltoztatása a depresszió tüneteinek javítása érdekében.
"Eredményeink azt sugallják, hogy a szerotonin növeli az [agy] plaszticitását azáltal, hogy befolyásolja a tanulás sebességét" - írják a tanulmány szerzői a publikált cikkük következtetésében.
Hozzáteszik: "Ez rezonál például azzal a ténnyel, hogy az SSRI-kezelés hatékonyabb lehet, ha úgynevezett kognitív viselkedésterápiával kombinálják, ami ösztönzi a szokások megszakítását a betegeknél."
