Как вы справляетесь с разочарованием? Иногда вы проявляете непокорность, удваивая усилия перед лицом неудачи, или обычно адаптируетесь с невозмутимостью?
Согласно новому исследованию на мышах, поведенческая гибкость, лежащая в основе нашей реакции на разочарование, может зависеть от одного химического вещества в мозге: нейромедиатора ацетилхолина.
Полученные результаты могут пролить свет на состояния, связанные с этим нейромедиатором, включая зависимость, обсессивно-компульсивное расстройство и шизофрению.
«Уровни ацетилхолина часто изменяются при лечении нейропсихиатрических расстройств, таких как болезнь Паркинсона или шизофрения, — объясняет соавтор исследования, нейробиолог Джеффри Уикенс из Института науки и технологии Окинавы (OIST). — Поэтому понимание функции этого нейромедиатора необходимо для лечения многих нейропсихиатрических расстройств».
Целеустремленность — ценное качество, но животным также нужна гибкость, чтобы выдерживать изменения окружающей среды. Выживание иногда зависит от быстрой адаптации.
Такая гибкость во многом зависит от внешних обстоятельств, но она также может отражать внутренние состояния, такие как настроение, психологическая устойчивость и личностные особенности.
«В частности, при таких состояниях, как зависимость и обсессивно-компульсивное расстройство, мы наблюдаем трудности с отказом от привычек и изменением поведения, — говорит Уикенс. — Поэтому понимание механизмов поведенческой гибкости однажды может помочь нам разработать более эффективные методы лечения».
Новое исследование раскрывает механизм в мозге мышей, который, по-видимому, помогает балансировать между настойчивостью и периодической необходимостью в пластичности.
Эксперименты изучали, как неожиданные изменения знакомого маршрута, ведущего к награде, отражались в мозге грызунов.
Хотя предыдущие исследования выявили некоторые детали неврологических основ гибкого поведения, многие ключевые вопросы остаются, говорит Уикенс.
«Предыдущие работы показали, что холинергические интернейроны, клетки мозга, высвобождающие нейромедиатор под названием ацетилхолин, участвуют в обеспечении поведенческой гибкости, — говорит Уикенс. — Здесь мы смогли использовать передовые методы визуализации, чтобы увидеть высвобождение нейромедиатора в реальном времени и углубиться в фундаментальные механизмы, лежащие в основе поведенческой гибкости», — добавляет он.
Исследователи обучили мышей ориентироваться в виртуальном лабиринте, давая им время выучить путь к награде, а затем внезапно изменили его. Когда мыши пытались сделать то, что всегда работало, они больше не получали ожидаемого вознаграждения.
Используя двухфотонную микроскопию и генетически закодированный сенсор ацетилхолина, исследователи отслеживали активность мозга до и после переключения, показывая в реальном времени, что происходило, когда мыши учили путь, и снова, когда они обрабатывали его внезапное «предательство».
«Нейронно мы наблюдали значительное увеличение высвобождения ацетилхолина в определенных областях мозга, — говорит первый автор Гидеон Сарпонг, нейробиолог из OIST. — И поведенчески мы видели, что больше мышей демонстрировали так называемое поведение „проиграл-смени", меняя свой выбор в лабиринте после отсутствия награды».
Результаты показывают, что ацетилхолин дает толчок вернуться к чертежной доске.
«Чем больше было увеличение ацетилхолина, тем более вероятно, что мыши изменят свой будущий выбор, — говорит Сарпонг. — Наши результаты продемонстрировали важность ацетилхолина в отказе от привычек и обеспечении новых вариантов выбора».
Чтобы проверить эту интерпретацию, исследователи подавили выработку ацетилхолина у некоторых мышей. Эти мыши начали демонстрировать более ригидное поведение, с меньшей вероятностью пробуя новые тактики — даже после явной неудачи их предпочтительного подхода.
Это подкрепляет гипотезу о том, что ацетилхолин помогает мозгу млекопитающих адаптироваться к неприятным сюрпризам. Однако этот нейромедиатор выполняет множество функций.
В то время как разочарование в лабиринте побуждало большинство холинергических интернейронов мыши производить больше ацетилхолина, некоторые скопления клеток почти не реагировали или даже снижали свою активность.
Это может быть механизмом для сохранения информации о ранее эффективных привычках, предполагают исследователи.
«Это указывает на то, что мыши не обязательно забывают предыдущий путь к награде, а сохраняют эту информацию на случай, если ситуация снова изменится», — говорит Сарпонг.
Связано: Связь между витамином С и здоровьем мозга стала еще яснее
Стоит отметить, что поведенческая гибкость — это нечто большее, чем какой-то один нейромедиатор, и она возникает из множества взаимодействий между областями и системами мозга, отмечают исследователи. Ацетилхолин не делает все это в одиночку.
«Но это важная часть головоломки, поскольку активность стриатума, где находятся эти холинергические интернейроны, является центральным компонентом этой системы», — говорит Уикенс.
Потребуются дополнительные исследования, чтобы прояснить роль ацетилхолина во всем этом, как ради общих знаний о функциях мозга, так и для потенциально преобразующих идей относительно некоторых неврологических расстройств.
Исследование было опубликовано в Nature Communications.
Истории ScienceAlert пишутся, проверяются факты и редактируются людьми, а не создаются ИИ. Не пропустите ни одной истории, подпишитесь здесь.
Волшебные грибы и болезнь Альцгеймера: один примечательный случай ставит новые вопросы
Ваша кошка может снимать стресс не так, как вы думаете, показало исследование
Популярные вкусы вейпов со «льдом» могут оказывать скрытое воздействие на ваше сердце