Serotonīns uzlabo mācīšanos, ne tikai garastāvokli
Neirotransmiters serotonīns ir saistīts ar garastāvokļa kontroli, lai gan tas palīdz arī regulēt dažādas citas funkcijas, piemēram, miegu un dzimumtieksmi. Jauni pētījumi ir atklājuši vēl vienu serotonīna lomu: mācību ātruma palielināšanu.
Lai gan serotonīna līmeņa svārstības ir saistītas ar garastāvokļa traucējumiem, piemēram, depresiju, mēs tik daudz nezinām par visām šī neirotransmitera lomām.
Dažos iepriekšējos pētījumos tas ir saistīts ar atmiņu un neiroplastiskumu, vai smadzeņu spēju nepārtraukti pielāgoties cilvēka dzīvē, lai saglabātu veselību un kognitīvo funkciju.
Tagad zinātnieki, kas aptver divas iestādes - Champalimaud Nezināmā centra (CCU) Lisabonā, Portugālē un Londonas Universitātes koledžu (UCL) Apvienotajā Karalistē, ir iedziļinājušies un atklājuši, ka arī serotonīns ir iesaistīts mācību procesos.
Konkrētāk, tas, šķiet, veicina ātrumu, kādā mēs apgūstam jaunu informāciju, kā pētnieki paskaidro žurnālā tagad publicētajā rakstā Dabas komunikācijas.
Pētījumā, kas tika veikts pēc peles modeļa, tika pārbaudīts, cik ātri dzīvnieki spēs pielāgot savu uzvedību attiecīgajai situācijai. Šķita, ka serotonīnam ir nozīme šajā procesā.
"Pētījums atklāja, ka serotonīns palielina mācīšanās ātrumu," skaidro pētījuma līdzautors Zaharijs Mainens no CCU.
"Kad serotonīna neironi tika mākslīgi aktivizēti, izmantojot gaismu, peles ātrāk pielāgo savu uzvedību situācijā, kurā nepieciešama šāda elastība," viņš piebilst.
"Tas ir, viņi piešķīra lielāku nozīmi jaunai informācijai un tāpēc straujāk mainīja savas domas, kad šie neironi bija aktīvi."
Zaharijs Mainens
Divas mācīšanās stratēģijas
Lai pētītu dzīvnieku mācību procesus un ātrumu, pētnieki pakļāva pelēm mācību uzdevumu, kura mērķis bija atrast ūdeni.
"Dzīvnieki tika ievietoti kamerā, kur viņiem vajadzēja iebāzt vai nu ūdens dozatoru kreisajā pusē, vai labajā pusē - kas ar zināmu varbūtību tad izdalīs ūdeni vai ne," saka pētījuma autore Madalena Fonseca no CCU, izskaidrojot eksperimenta veidni.
Peles turpināja mēģināt iegūt ūdeni no dozatoriem, un viņi uzzināja, kā, visticamāk, to atradīs, pamatojoties uz izmēģinājumiem un kļūdām. Bet komanda novēroja, cik ilgi dzīvnieki gaidīja starp mēģinājumiem, mēdza atšķirties.
Dažreiz dzīvnieki vēlreiz mēģināja iegūt ūdeni tūlīt pēc izmēģināšanas, un dažreiz viņi gaidīja ilgāk pirms cita izmēģinājuma.
Zinātnieki arī redzēja, ka pelēm mēdz ilgāk gaidīt starp mēģinājumiem dienas eksperimentālās sesijas sākumā un beigās.
Tas lika pētniekiem izvirzīt hipotēzi, ka sesijas sākumā dzīvnieki joprojām varētu būt diezgan apjucuši un neinteresēti par veicamo uzdevumu, "varbūt cerot izkļūt no eksperimentālās kameras", kā raksta pētījuma autori.
Tad atkal sesijas beigās pelēm var pietrūkt motivācijas turpināt meklēt ūdeni, jo līdz tam laikam, iespējams, viņiem jau ir bijis piepildījums.
Tādējādi novērotā mainīgums galu galā lika komandai saprast, kā serotonīns var ietekmēt mācīšanos un lēmumu pieņemšanu.
Atkarībā no gaidīšanas laika, ko pelēm dod priekšroka starp mēģinājumiem atrast ūdeni, viņi arī izmantoja vienu no divu veidu stratēģijām, lai maksimizētu panākumu iespējamību izmēģinājumos.
Darba atmiņa pret ilgtermiņa atmiņu
Ar nelielu gaidīšanas laika intervālu starp dzīvnieku mēģinājumiem zinātnieki pamanīja, ka pelēm ir tendence balstīt savu stratēģiju uz iepriekšējā izmēģinājuma rezultātu - veiksmīgu vai neveiksmīgu.
Tas ir, ja pelēm tikko būtu izdevies iegūt ūdeni no viena dozatora, viņi vēlreiz izmēģinātu to pašu. Ja šis neizdodas, viņi pāriet uz citu dozatoru. Šī pieeja tiek dēvēta par “win-stay-zaudēt-switch” stratēģiju.
Gadījumos, kad gaidīšanas laiks ir ilgāks starp izmēģinājumiem, peles, visticamāk, izdarīja izvēli, pamatojoties uz uzkrāto iepriekšējo pieredzi.
Pētnieki paskaidro, ka tas nozīmē, ka pirmajā gadījumā peles izmantoja savu darba atmiņu vai īslaicīgas atmiņas veidu, kas noved pie adaptīvas lēmumu pieņemšanas, pamatojoties uz tūlītēju pieredzi.
Tomēr pēdējā gadījumā dzīvnieki izmantoja savu ilgtermiņa atmiņu, piekļūstot jau glabātām zināšanām, kas laika gaitā tika uzceltas.
Serotonīns padara mācīšanos efektīvāku
Izmantojot optogenētiku - metodi, kas izmanto gaismu, lai manipulētu ar dzīvu šūnu molekulām, - CCU pētnieki stimulēja serotonīnu ražojošās šūnas peles smadzenēs, lai redzētu, kā paaugstināts šī neirotransmitera līmenis var ietekmēt dzīvnieku uzvedību mācību uzdevumā.
Analizējot uzkrātos datus, ņemot vērā gaidīšanas laika intervālus starp pelēm, viņi secināja, ka augstāks serotonīna līmenis pastiprina to, cik efektīvi dzīvnieki mācījās no iepriekšējās pieredzes. Tomēr tas attiecās tikai uz izvēlēm, kas izdarītas pēc ilgākiem gaidīšanas intervāliem.
"Serotonīns vienmēr veicina mācīšanos no atlīdzības, taču šis efekts ir redzams tikai uz dzīvnieku izvēles apakškopu," atzīmē pētījuma līdzautors Masayoshi Murakami no CCU.
"Lielākajā daļā izmēģinājumu," piebilst UCL pētnieks Kijohito Iigaja, "izvēli virzīja" ātra sistēma ", kurā dzīvnieki ievēroja uzvarēšanas, palikšanas, zaudēšanas un pārslēgšanās stratēģiju. Bet nelielā skaitā izmēģinājumu mēs atklājām, ka šī vienkāršā stratēģija nemaz nepaskaidro dzīvnieku izvēli. ”
"Šajos izmēģinājumos," viņš saka, "tā vietā mēs atklājām, ka dzīvnieki ievēroja viņu" lēno sistēmu ", kurā viņu izvēli ietekmēja daudzu izmēģinājumu atlīdzības vēsture un ne tikai jaunākie izmēģinājumi."
"Turklāt," piebilst Iigaja, "serotonīns ietekmēja tikai šīs pēdējās izvēles, kurās dzīvnieks sekoja lēnajai sistēmai."
Saikne ar garastāvokli un uzvedību
Autori arī uzskata, ka atklājumi var izskaidrot, kāpēc selektīvie serotonīna atpakaļsaistes inhibitori (SSAI) - zāļu veids, kas palielina serotonīna līmeni un ko lieto depresijas ārstēšanā - ir visefektīvākie, ja tos lieto kopā ar kognitīvo uzvedības terapiju (CBT).
Kaut arī SSRI novērš depresiju, novēršot ķīmisko nelīdzsvarotību smadzenēs, CBT mērķis ir mainīt uzvedības reakcijas, lai uzlabotu depresijas simptomus.
"Mūsu rezultāti liecina, ka serotonīns palielina [smadzeņu] plastiskumu, ietekmējot mācīšanās ātrumu," pētījuma autori raksta sava publicētā raksta noslēgumā.
Viņi piebilst: "Tas sasaucas, piemēram, ar to, ka ārstēšana ar SSRI var būt efektīvāka, ja to apvieno ar tā dēvēto kognitīvās uzvedības terapiju, kas veicina pacientu paradumu pārtraukšanu."
