นักวิจัยฝึกหนูให้ควบคุมการระเบิดโดปามีนในสมองแบบสุ่ม ท้าทายทฤษฎีการให้รางวัลและการเรียนรู้

หากสุนัขพาฟลอฟสามารถควบคุมการตอบสนองของโดปามีนตามคิวด้วยการฝึกเพียงเล็กน้อย เราสงสัยว่าหนูของเราจะควบคุมแรงกระตุ้นโดปามีนที่เกิดขึ้นเองได้หรือไม่ เพื่อทดสอบสิ่งนี้ ทีมของเราได้ออกแบบการทดลองที่ให้รางวัลแก่หนูหากพวกมันเพิ่มความแข็งแกร่งของแรงกระตุ้นโดปามีนที่เกิดขึ้นเอง .



โดย David Kleinfeld ,มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ซานฟรานซิสโก , 3 ก.ย. ( The Conversation) ความคิดที่ยิ่งใหญ่ เมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันพบว่าเราสามารถฝึกหนูให้เพิ่มขนาดและความถี่ของการกระตุ้นโดปามีนแบบสุ่มในสมองโดยสมัครใจได้ ภูมิปัญญาดั้งเดิมในด้านประสาทวิทยาศาสตร์ถือได้ว่าระดับโดปามีนเปลี่ยนแปลงเพียงเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณจากโลกภายนอกสมอง งานวิจัยใหม่ของเราแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของโดปามีนสามารถขับเคลื่อนโดยการเปลี่ยนแปลงภายในสมอง



โดปามีนเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่พบในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมีความเกี่ยวข้องกับความรู้สึกของรางวัลและความสุข ในปี 2014 ฉันและเพื่อนร่วมงานได้คิดค้นวิธีการใหม่ในการวัดโดปามีนแบบเรียลไทม์ในส่วนต่างๆ ของสมองของหนู

ใช้เครื่องมือใหม่นี้ Conrad Foo . อดีตนักศึกษาวิทยานิพนธ์ของฉัน พบว่าเซลล์ประสาทในสมองของหนูปล่อยสารโดปามีนจำนวนมากที่เรียกว่าแรงกระตุ้น โดยไม่มีเหตุผลที่ชัดเจน สิ่งนี้เกิดขึ้นในเวลาสุ่ม แต่โดยเฉลี่ยประมาณหนึ่งครั้งต่อนาที





Pavlov มีชื่อเสียงในการฝึกสุนัขของเขาให้น้ำลายไหลด้วยเสียงของ abell ไม่ใช่สายตาของอาหาร วันนี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า thebell เสียงทำให้เกิดการปล่อยโดปามีนเพื่อทำนายรางวัลที่จะมาถึง หากสุนัขของ Pavlov สามารถควบคุมการตอบสนองของโดปามีนตามคิวด้วยการฝึกเพียงเล็กน้อย เราก็สงสัยว่าหนูของเราจะควบคุมแรงกระตุ้นโดปามีนที่เกิดขึ้นเองได้หรือไม่

เพื่อทดสอบสิ่งนี้ ทีมของเราได้ออกแบบการทดลองที่ให้รางวัลแก่หนู หากพวกมันเพิ่มความแข็งแกร่งของแรงกระตุ้นโดปามีนที่เกิดขึ้นเอง หนูไม่เพียงแต่สามารถเพิ่มความแรงของการปล่อยโดปามีนเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังเพิ่มความถี่ที่พวกมันเกิดขึ้นอีกด้วย เมื่อเราลบความเป็นไปได้ของรางวัลออกไป แรงกระตุ้นของโดปามีนจะกลับสู่ระดับเดิม



เหตุใดจึงสำคัญ ในปี 1990 นักประสาทวิทยา โวลแฟรม ชูลทซ์ พบว่าสมองของสัตว์จะปล่อยสารโดปามีนหากสัตว์ต้องการรางวัล ไม่ใช่แค่เมื่อได้รับรางวัลเท่านั้น สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าโดปามีนสามารถผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองต่อความคาดหวังของรางวัล ไม่ใช่แค่ตัวรางวัลเท่านั้น ซึ่งเป็นสุนัขรุ่นใหม่ของพาฟลอฟที่กล่าวถึงข้างต้น แต่ในทั้งสองกรณีมีการผลิตโดปามีนเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณภายนอกบางอย่าง แม้ว่าจะมีเสียงโดปามีนแบบสุ่มในสมองจำนวนเล็กน้อย แต่การวิจัยด้านประสาทวิทยาส่วนใหญ่ไม่ได้พิจารณาถึงความเป็นไปได้ของแรงกระตุ้นโดปามีนแบบสุ่มที่มีขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของสมองและความจำ

การค้นพบของเราท้าทายแนวคิดที่ว่าสัญญาณโดปามีนถูกกำหนดขึ้น - สร้างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณเท่านั้น - และอันที่จริงท้าทายทฤษฎีพื้นฐานบางประการของการเรียนรู้ซึ่งปัจจุบันไม่มีที่สำหรับแรงกระตุ้นโดปามีนแบบสุ่มขนาดใหญ่ นักวิจัยคิดมานานแล้วว่าโดปามีนช่วยให้สัตว์ตัดสินได้ว่าตัวชี้นำใดสามารถนำพวกมันไปสู่รางวัลได้ มักจะมีลำดับของสัญญาณเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น สัตว์อาจถูกดึงดูดโดยเสียงน้ำไหลซึ่งนำไปสู่รางวัลของการดื่มในภายหลังเท่านั้น

การสังเกตการระเบิดโดปามีนที่เกิดขึ้นเองของเรา ไม่ใช่ที่เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณ ไม่สอดคล้องกับกรอบการทำงานนี้อย่างเรียบร้อย เราแนะนำว่าแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติของโดปามีนสามารถทำลายห่วงโซ่ของเหตุการณ์เหล่านี้และทำให้ความสามารถของสัตว์ในการเชื่อมโยงสัญญาณทางอ้อมกับรางวัลลดลง ความสามารถในการมีอิทธิพลอย่างแข็งขันต่อการระเบิดของโดปามีนเหล่านี้อาจเป็นกลไกสำหรับหนูที่จะลดปัญหาที่สมมุติฐานนี้ในการเรียนรู้ให้เหลือน้อยที่สุด แต่ยังคงต้องรอดูกันต่อไป

สิ่งที่ยังไม่ทราบ เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันยังต้องเชื่อมโยงสิ่งที่ค้นพบในปัจจุบันกับส่วนต่าง ๆ ของสมองที่ทราบว่าส่งสัญญาณด้วยโดปามีน ในแง่ของพฤติกรรม เช่น การหาอาหารหรือการนำทางเขาวงกตในห้องปฏิบัติการ ผลของแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองต่อความสามารถในการเรียนรู้เป็นอย่างไร เป็นเรื่องน่าเย้ายวนที่จะสงสัยว่าแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองอาจทำหน้าที่เป็นการคาดหวังรางวัลที่ผิดๆ หรือไม่ อาจเป็นกรณีที่แรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองทำให้สัตว์หวังว่าจะได้รับรางวัลบางอย่าง เราวางแผนที่จะทดสอบว่ามีความเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองของโดปามีนและหนูที่ออกไปสำรวจสภาพแวดล้อมของพวกมันหรือไม่ สุดท้ายไม่ทราบว่าแรงกระตุ้นช่วยหรือขัดขวางความสามารถทางจิตหรือไม่ เนื่องจากตัวรับโดปามีนในคอร์เทกซ์เป็นตัวรับเดียวกันที่มีการแสดงออกมากเกินไปในโรคจิตเภท เราจึงสงสัยว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองกับสุขภาพจิตหรือไม่ (บทสนทนา) AMS AMS

(เรื่องราวนี้ยังไม่ได้แก้ไขโดยเจ้าหน้าที่ข่าวเด่น และสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติจากฟีดที่รวบรวมไว้)