Serotonin sadece ruh halini değil öğrenmeyi de geliştirir
Nörotransmiter serotonin, ruh halinin kontrolü ile bağlantılıdır, ancak uyku ve cinsel istek gibi çeşitli diğer işlevleri de düzenlemeye yardımcı olur. Yeni araştırma, serotoninin başka bir rolünü ortaya çıkardı: öğrenme hızını artırmak.
Serotonin seviyelerindeki varyasyonlar depresyon gibi duygudurum bozukluklarıyla bağlantılı olsa da, bu nörotransmiterin oynadığı tüm roller hakkında hala pek bir şey bilmiyoruz.
Önceki bazı çalışma makaleleri, bunu hafıza ve nöroplastisite veya beynin sağlığı ve bilişsel işlevi korumak için bir kişinin yaşamı boyunca sürekli olarak uyum sağlama yeteneği ile ilişkilendirmiştir.
Şimdi, iki kurumu kapsayan - Lizbon, Portekiz'deki Champalimaud Center for the Unknown (CCU) ve Birleşik Krallık'taki University College London (UCL) - bilim adamları daha derine indi ve serotoninin öğrenme süreçlerine de dahil olduğunu keşfettiler.
Daha spesifik olarak, araştırmacıların şu anda dergide yayınlanan bir makalede açıkladığı gibi, yeni bilgileri öğrenme hızımıza katkıda bulunuyor gibi görünmektedir. Doğa İletişimi.
Bir fare modelinde yürütülen çalışma, hayvanların davranışlarını belirli bir duruma ne kadar çabuk adapte edebileceklerini test etti. Serotonin bu süreçte bir rol oynuyor gibi görünüyordu.
CCU'dan çalışmanın ortak yazarı Zachary Mainen, "Çalışma, serotoninin öğrenme hızını artırdığını buldu" diye açıklıyor.
“Serotonin nöronları ışık kullanılarak yapay olarak etkinleştirildiğinde, farelerin bu tür bir esneklik gerektiren bir durumda davranışlarını daha hızlı adapte etmelerini sağladı” diye ekliyor.
"Yani, yeni bilgilere daha fazla ağırlık verdiler ve bu nedenle bu nöronlar aktifken fikirlerini daha hızlı değiştirdiler."
Zachary Mainen
İki öğrenme stratejisi
Hayvanların öğrenme süreçlerini ve hızını incelemek için, araştırmacılar fareleri, amacın su bulmak olduğu bir öğrenme görevine maruz bıraktılar.
Araştırmanın yazarı Madalena Fonseca, "Hayvanlar, ya sol taraflarına ya da sağ taraflarına bir su sebili sokmaları gereken bir odaya yerleştirildi - bu, belli bir olasılıkla, o zaman su dağıtacak ya da dağıtmayacak," diyor. CCU, deney şablonunu açıklıyor.
Fareler su dağıtıcılardan su almaya çalışmaya devam ettiler ve deneme yanılma yoluyla suyu bulma olasılıklarının daha yüksek olduğunu öğrendiler. Ancak ekip, hayvanların girişimler arasında ne kadar beklediğini gözlemledi.
Bazen hayvanlar, denedikten hemen sonra başka bir su alma girişiminde bulunurlar ve bazen başka bir denemeden önce daha uzun süre beklediler.
Bilim adamları ayrıca, farelerin bir günlük deney seansının başındaki ve sonundaki denemeler arasında daha uzun süre beklediklerini de gördüler.
Bu, araştırmacıların, bir seansın başlangıcında, hayvanların hala oldukça dikkati dağılmış ve çalışma yazarlarının yazdığı gibi, "deney odasından çıkmayı umarak" eldeki göreve ilgisiz olabileceklerini varsaymalarına yol açtı.
Sonra yine, bir seansın sonunda, fareler su aramaya devam etme motivasyonundan yoksun olabilir çünkü o zamana kadar zaten doymuş olabilirler.
Bu şekilde gözlemlenen değişkenlik, sonunda ekibin serotoninin öğrenmeyi ve karar vermeyi nasıl etkileyebileceğini anlamasına yol açtı.
Farelerin su bulma girişimleri arasında tercih ettikleri bekleme süresine bağlı olarak, denemelerinde başarı olasılığını en üst düzeye çıkarmak için iki tür stratejiden birini de kullandılar.
Çalışma belleği ile uzun süreli bellek
Hayvanların girişimleri arasındaki kısa bekleme süreleri ile bilim adamları, farelerin stratejilerini önceki denemenin başarılı veya başarısız sonucuna dayandırma eğiliminde olduklarını fark ettiler.
Yani, fareler bir dağıtıcıdan su almayı başarmış olsaydı, aynısını tekrar deneyeceklerdi. Bu şimdi başarısız olursa, diğer dağıtıcıya geçerlerdi. Bu yaklaşıma "kazan-kal-kaybet-geçişi" stratejisi adı verilir.
Denemeler arasında daha uzun bekleme süreleri olması durumunda, farelerin birikmiş geçmiş deneyimlere dayalı bir seçim yapma olasılığı daha yüksekti.
Araştırmacılar, bunun anlamı, farelerin işleyen hafızasını ya da anlık deneyime dayalı uyarlanabilir karar vermeye götüren kısa süreli hafıza türünü kullandığını açıklıyor.
Ancak ikinci durumda, hayvanlar uzun süreli hafızalarını kullandılar ve zamanla oluşturulmuş halihazırda depolanmış bilgilere eriştiler.
Serotonin öğrenmeyi daha verimli hale getirir
CCU araştırmacıları, canlı hücrelerdeki molekülleri manipüle etmek için ışığı kullanan bir teknik olan optogenetiği kullanarak, bu nörotransmiterin yüksek seviyelerinin öğrenme görevinde hayvanların davranışını nasıl etkileyebileceğini görmek için farelerin beyinlerindeki serotonin üreten hücreleri uyardılar.
Farelerin denemeleri arasındaki bekleme sürelerini hesaba katarak biriken verileri analiz ettiklerinde, daha yüksek serotonin seviyelerinin hayvanların önceki deneyimlerden ne kadar etkili bir şekilde öğrendiklerini artırdığı sonucuna vardılar. Ancak bu, yalnızca daha uzun bekleme aralıklarının ardından yapılan seçimler için geçerliydi.
CCU'dan ortak yazar Masayoshi Murakami, "Serotonin her zaman ödülden öğrenmeyi geliştiriyor, ancak bu etki yalnızca hayvanların seçimlerinin bir alt kümesinde görülüyor" diyor.
UCL araştırmacısı Kiyohito Iigaya, "Çoğu denemede, seçim, hayvanların kazan-kal-kaybet-geçiş yap stratejisini izlediği 'hızlı bir sistem' tarafından yönlendirildi," diye ekliyor. Ancak az sayıdaki denemede, bu basit stratejinin hayvanların seçimlerini hiç açıklamadığını gördük. "
"Bu denemelerde, bunun yerine hayvanların seçimlerini etkileyen en son denemeler değil, birçok denemede ödül tarihinin olduğu 'yavaş sistemlerini' izlediklerini gördük."
"Dahası," diye ekliyor Iigaya, "serotonin yalnızca hayvanın yavaş sistemi takip ettiği bu son seçimleri etkiledi."
Ruh hali ve davranışla bağlantılar
Yazarlar ayrıca, bulguların neden serotonin düzeylerini artıran ve depresyon tedavisinde kullanılan bir ilaç türü olan seçici serotonin geri alım inhibitörlerinin (SSRI'lar) bilişsel davranışçı terapi (CBT) ile birlikte kullanıldığında en etkili olduğunu açıklayabileceğine inanıyorlar.
SSRI'lar beyindeki kimyasal dengesizlikleri ele alarak depresyonun üstesinden gelirken, CBT'nin amacı, depresyon semptomlarını iyileştirmek için davranışsal tepkileri değiştirmektir.
Çalışmanın yazarları, yayınladıkları makalelerinin sonuç bölümünde, "Sonuçlarımız, serotoninin öğrenme oranını etkileyerek [beyin] plastisitesini artırdığını gösteriyor."
"Bu, örneğin, bir SSRI ile tedavinin, bilişsel davranışçı terapi denen ve hastalardaki alışkanlıkların kırılmasını teşvik eden bilişsel davranışçı terapi ile birleştirildiğinde daha etkili olabileceği gerçeğiyle yankılanıyor."
