אתם בחופשת חייכם בקניה, חוצים את הסוואנה בספארי, כשמדריך הטיולים מצביע על פילים מימינכם ואריות משמאלכם. שנים אחר כך, אתה נכנס לחנות פרחים בעיר הולדתך ומריח משהו כמו הפרחים על עצי התן שמנקדים את הנוף. כשאתם עוצמים עיניים, החנות נעלמת ואתם חוזרים ללנד רובר. בשאיפה עמוקה, אתה מחייך לנוכח הזיכרון המאושר.
עכשיו בואו נחזור אחורה. אתם בחופשת חייכם בקניה, חוצים את הסוואנה בספארי, כשמדריך הטיולים מצביע על פילים מימינכם ואריות משמאלכם. בזווית העין אתה מבחין בקרנף עוקב אחרי הרכב. לפתע, הוא דוהר לעברך, ומדריך הטיולים צועק לנהג שיפגע בדלק. כשהאדרנלין שלך עולה, אתה חושב, "ככה אני הולך למות." שנים אחר כך, כשאתה נכנס לחנות פרחים, הניחוח הפרחוני המתוק גורם לך לצמרמורת.
"המוח שלך בעצם מקשר את הריח עם תחושות חיוביות או שליליות", אמר האו לי, חוקר פוסט-דוקטורט במכון סאלק למחקרים ביולוגיים בקליפורניה. הרגשות האלה לא קשורים רק לזיכרון; הם חלק ממנו: המוח מקצה "ערכיות" רגשית למידע כפי שהוא מקודד אותו, נועל חוויות כזיכרונות טובים או רעים.
ועכשיו אנחנו יודעים איך המוח עושה את זה. כמו לי והצוות שלו דיווחה לאחרונה in טבע, ההבדל בין זיכרונות שמעלים חיוך לאלה שמעוררים צמרמורת נקבע על ידי מולקולת פפטיד קטנה הידועה בשם נוירוטנסין. הם גילו שכאשר המוח שופט חוויות חדשות ברגע זה, נוירונים מתאימים את שחרור הנוירוטנסין שלהם, והשינוי הזה שולח את המידע הנכנס לאורך מסלולים עצביים שונים כדי להיות מקודד כזיכרונות חיוביים או שליליים.
התגלית מעידה כי ביצירת הזיכרונות שלו, המוח עשוי להיות מוטה לזכור דברים בפחד - מוזרות אבולוציונית שאולי עזרה לשמור על זהירות אבותינו.
הממצאים "נותנים לנו תובנות משמעותיות כיצד אנו מתמודדים עם רגשות סותרים", אמר תומאס ראיין, מדען מוח בטריניטי קולג' דבלין שלא היה מעורב במחקר. זה "באמת אתגר את החשיבה שלי עד כמה אנחנו יכולים לדחוף הבנה מולקולרית של מעגלי מוח."
זה גם פותח הזדמנויות לחקור את היסודות הביולוגיים של חרדה, התמכרות ומצבים נוירו-פסיכיאטריים אחרים שעלולים להופיע לפעמים כאשר התמוטטויות במנגנון מובילות ל"עיבוד שלילי יותר מדי", אמר לי. בתיאוריה, מיקוד המנגנון באמצעות תרופות חדשות עשויה להיות דרך לטיפול.
"זה באמת מחקר יוצא דופן" שתהיה לו השפעה עמוקה על מושגים פסיכיאטריים לגבי פחד וחרדה, אמר ון לי, פרופסור חבר באוניברסיטת פלורידה סטייט שחוקר את הביולוגיה של הפרעות חרדה ולא היה מעורב במחקר.
פירות יער מסוכנים
מדעני מוח עדיין רחוקים מלהבין בדיוק כיצד המוח שלנו מקודד וזוכר זיכרונות - או שוכחים אותם, לצורך העניין. הקצאת ערכיות נתפסת בכל זאת כחלק מהותי בתהליך ליצירת זיכרונות טעונים רגשית.
היכולת של המוח לתעד רמזים וחוויות סביבתיות כזיכרונות טובים או רעים היא קריטית להישרדות. אם אכילת פירות יער גורמת לנו לחולים מאוד, אנו נמנעים באופן אינסטינקטיבי מאותו פירות יער ומכל דבר שנראה כמוהו לאחר מכן. אם אכילת פירות יער מביאה סיפוק טעים, אנו עשויים לחפש יותר. "כדי להיות מסוגל לשאלה אם לגשת או להימנע מגירוי או חפץ, אתה צריך לדעת אם הדבר טוב או רע", אמר האו לי.
זיכרונות המקשרים בין רעיונות שונים - כמו "ברי" ו"מחלה" או "הנאה" - נקראים זיכרונות אסוציאטיביים, ולעתים קרובות הם טעונים רגשית. הם נוצרים באזור זעיר בצורת שקד במוח הנקרא אמיגדלה. למרות שידועה באופן מסורתי כ"מרכז הפחד" של המוח, האמיגדלה מגיבה גם להנאה ולרגשות אחרים.
חלק אחד של האמיגדלה, הקומפלקס הבזולטרלי, מקשר גירויים בסביבה לתוצאות חיוביות או שליליות. אבל לא היה ברור איך זה עושה את זה עד לפני כמה שנים, כאשר קבוצה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס בראשות מדען המוח קיי טיי גילו משהו מדהים שקורה באמיגדלה הבסיסית של עכברים, שהם דיווח ב טבע ב 2015 ו in עיצבון ב 2016.
טיי והצוות שלה הציצו לתוך האמיגדלה הבסיסית של עכברים שלמדו לקשר צליל עם מי סוכר או התחשמלות קלה וגילו שבכל מקרה, הקשרים לקבוצה אחרת של נוירונים התחזקו. כאשר החוקרים השמיעו מאוחר יותר את הצליל עבור העכברים, הנוירונים שהתחזקו על ידי הפרס או העונש הנלמד הפכו פעילים יותר, והדגימו את מעורבותם בזיכרון הקשור.
אבל הצוות של טיי לא יכול היה לדעת מה מכוון את המידע לקבוצת הנוירונים הנכונה. מה פעל כמפעיל המתג?
דופמין, מוליך עצבי הידוע כחשוב בלימוד פרס ועונש, היה התשובה הברורה. אבל מחקר 2019 הראה שלמרות שמולקולת "הרגשה טובה" זו יכולה לקודד רגש בזיכרונות, היא לא יכולה להקצות לרגש ערך חיובי או שלילי.
אז הצוות החל להסתכל על הגנים המתבטאים בשני האזורים שבהם נוצרו זיכרונות חיוביים ושליליים, והתוצאות הפנו את תשומת לבם לנוירופפטידים, חלבונים רב-תכליתיים קטנים שיכולים לחזק לאט ובהתמדה את הקשרים הסינפטיים בין נוירונים. הם גילו שלסט אחד של נוירוני אמיגדלה היו יותר קולטנים לנוירוטנסין מאשר לשנייה.
ממצא זה היה מעודד מכיוון שעבודה קודמת הראתה שנוירוטנסין, מולקולה דלה שאורכה רק 13 חומצות אמינו, מעורב בעיבוד של שכר ועונש, כולל תגובת הפחד. הצוות של טיי יצא ללמוד מה יקרה אם ישנו את כמות הנוירוטנסין במוחם של עכברים.
מולקולה זעירה עם אישיות גדולה
מה שבאו לאחר מכן היו שנים של מניפולציה כירורגית וגנטית של נוירוני עכברים ורישום ההתנהגויות שנבעו מכך. "עד שסיימתי את הדוקטורט שלי, עשיתי לפחות 1,000 ניתוחים", אמר פראנית' נמבורי, מחבר בשני העיתונים והמנהיג של 2015.
במהלך אותה תקופה העבירה טיי את מעבדת הגידול שלה ברחבי הארץ מ-MIT למכון סאלק. נמבורי נשאר ב-MIT - כעת הוא לומד כיצד רקדנים וספורטאים מייצגים רגשות בתנועותיהם - והאו לי הצטרף למעבדה של טיי כפוסט-דוקטורט, ואוסף את ההערות של נמבורי. הפרויקט נתקע עוד יותר על ידי המגיפה, אבל האו לי המשיך אותו בכך שביקש מעמד של כוח אדם חיוני ובעצם עבר למעבדה, לפעמים אפילו ישן שם. "אני לא יודע איך הוא נשאר כל כך בעל מוטיבציה," אמר טיי.
החוקרים ידעו שהתאי עצב באמיגדלה לא מייצרים נוירוטנסין, אז הם היו צריכים קודם כל להבין מאיפה מגיע הפפטיד. כאשר הם סרקו את המוח, הם מצאו נוירונים בתלמוס שיצרו הרבה נוירוטנסין ותחבו את האקסונים הארוכים שלהם לתוך האמיגדלה.
לאחר מכן, הצוות של טיי לימד עכברים לקשר צליל לפינוק או להלם. הם גילו שרמות הנוירוטנסין עלו באמיגדלה לאחר לימוד תגמול וירדו לאחר למידת ענישה. על ידי שינוי גנטי של הנוירונים התלמודיים של העכברים, הם הצליחו לשלוט כיצד ומתי הנוירונים משחררים נוירוטנסין. הפעלת הנוירונים ששחררו נוירוטנסין לאמיגדלה קידמה את למידת התגמול, בעוד שדיפה את הגנים הנוירוטנסין חיזקה את למידת הענישה.
הם גם גילו שהקצאת ערכיות לרמזים סביבתיים מקדמת תגובות התנהגותיות אקטיביות אליהם. כאשר החוקרים מנעו מהאמיגדלה לקבל מידע על ערכיות חיובית או שלילית על ידי ביטול הנוירונים התלמודיים, העכברים היו איטיים יותר לאסוף תגמולים; במצבים מאיימים, העכברים קפאו במקום ברחו.
אז מה התוצאות הללו מצביעות על כך שיקרה אם מערכת הקצאת הערכיות שלך תתקלקל - בעוד קרנף כועס טען אותך, למשל? "רק מעט יהיה אכפת לך," אמר טיי. האדישות שלך ברגע תירשם בזיכרון. ואם תמצא את עצמך במצב דומה בהמשך החיים, הזיכרון שלך לא יעורר אותך לנסות בדחיפות להימלט, היא הוסיפה.
עם זאת, הסבירות שמעגל מוח שלם ייסגר נמוכה, אמר ג'פרי טסקר, פרופסור במכון המוח באוניברסיטת טולן. סביר יותר שמוטציות או בעיות אחרות פשוט ימנעו מהמנגנון לפעול היטב, במקום להפוך את הערכיות. "יהיה לי לחץ לראות מצב שבו מישהו יטעה בטיגריס מטען כגישה של אהבה", אמר.
האו לי הסכים וציין שלמוח יש ככל הנראה מנגנוני חזרה שיפעלו כדי לחזק את הפרסים והעונשים גם אם מערכת הערכיות הראשית תיכשל. זו תהיה שאלה מעניינת להמשך עבודה עתידית, הוא הוסיף.
דרך אחת לחקור פגמים במערכת הערכיות, ציין טסקר, עשויה להיות לבחון את האנשים הנדירים מאוד שאינם מדווחים על תחושת פחד, אפילו במצבים הנחשבים בדרך כלל כמפחידים. מצבים ופציעות לא שכיחות שונות יכולות להשפיע על כך, כגון תסמונת Urbach-Wiethe, שעלולה לגרום להיווצרות משקעי סידן באמיגדלה, ולבלום את תגובת הפחד.
המוח הוא פסימי
הממצאים "די גדולים במונחים של קידום ההבנה והחשיבה שלנו על מעגל הפחד והתפקיד של האמיגדלה", אמר ון לי. אנחנו לומדים יותר על כימיקלים כמו נוירוטנסין שפחות מוכרים מדופמין אבל ממלאים תפקידים קריטיים במוח, היא הוסיפה.
העבודה מצביעה על האפשרות שהמוח פסימי כברירת מחדל, אמר האו לי. המוח צריך לייצר ולשחרר נוירוטנסין כדי ללמוד על תגמולים; ללמוד על עונשים דורש פחות עבודה.
עדות נוספת להטיה זו מגיעה מהתגובה של העכברים כאשר הם הוכנסו לראשונה למצבי למידה. לפני שהם ידעו אם האסוציאציות החדשות יהיו חיוביות או שליליות, שחרור הנוירוטנסין מהנוירונים התלמודיים שלהם ירד. החוקרים משערים שגירויים חדשים מקבלים ערכיות שלילית יותר באופן אוטומטי עד שההקשר שלהם בטוח יותר ויכול לגאול אותם.
"אתה מגיב יותר לחוויות שליליות לעומת חוויות חיוביות", אמר האו לי. אם כמעט נפגעה ממכונית, סביר להניח שתזכרו את זה הרבה מאוד זמן, אבל אם תאכלו משהו טעים, הזיכרון הזה צפוי להתפוגג בעוד כמה ימים.
ריאן נזהר יותר מלהרחיב פרשנויות כאלה לבני אדם. "אנחנו מתמודדים עם עכברי מעבדה שגדלו בסביבות מאוד מאוד עניות ויש להם רקע גנטי מאוד מסוים", אמר.
ובכל זאת, הוא אמר, יהיה מעניין לקבוע בניסויים עתידיים האם פחד הוא מצב ברירת המחדל בפועל של המוח האנושי - ואם זה משתנה עבור מינים שונים, או אפילו עבור אנשים עם חוויות חיים ורמות מתח שונות.
הממצאים הם גם דוגמה מצוינת למידת השילוב של המוח, אמר וון לי: האמיגדלה זקוקה לתלמוס, והתלמוס כנראה זקוק לאותות ממקומות אחרים. זה יהיה מעניין לדעת אילו נוירונים במוח מזינים אותות לתלמוס, אמרה.
A מחקר שנערך לאחרונה פורסם ב תקשורת טבע גילה שזיכרון פחד בודד יכול להיות מקודד ביותר מאזור אחד במוח. אילו מעגלים מעורבים כנראה תלוי בזיכרון. לדוגמה, נוירוטנסין כנראה פחות חיוני לקידוד זיכרונות שאין להם הרבה רגש, כמו הזיכרונות ה"הצהרתיים" שנוצרים כאשר לומדים אוצר מילים.
עבור טסקר, הקשר המובהק שמצא המחקר של טיי בין מולקולה בודדת, פונקציה והתנהגות היה מרשים מאוד. "נדיר למצוא קשר אחד לאחד בין אות להתנהגות, או מעגל ופונקציה", אמר טסקר.
מטרות נוירופסיכיאטריות
פריכות התפקידים של נוירוטנסין ותאי העצב התלמודיים בהקצאת ערכיות עשויה להפוך אותם למטרות אידיאליות לתרופות שמטרתן לטפל בהפרעות נוירופסיכיאטריות. בתיאוריה, אם אתה יכול לתקן את הקצאת הערכיות, אולי תוכל לטפל במחלה, אמר האו לי.
לא ברור אם תרופות טיפוליות המכוונות לנוירוטנסין יכולות לשנות את הערכיות של זיכרון שכבר נוצר. אבל זו התקווה, אמר נמבורי.
מבחינה פרמקולוגית, זה לא יהיה קל. "הפפטידים ידועים לשמצה שקשה לעבוד איתם," אמר טסקר, מכיוון שהם אינם חוצים את מחסום הדם-מוח המבודד את המוח מפני חומרים זרים ותנודות בכימיה בדם. אבל זה לא בלתי אפשרי, ופיתוח תרופות ממוקדות הוא מאוד המקום אליו מועדות פני התחום, אמר.
להבנתנו כיצד המוח מקצה ערכיות יש עדיין פערים חשובים. לא ברור, למשל, לאילו קולטנים נקשר הנוירוטנסין בנוירוני האמיגדלה כדי להפוך את מתג הערכיות. "זה יפריע לי עד שהוא יתמלא," אמר טיי.
יותר מדי עדיין לא ידוע על האופן שבו הקצאות ערכיות בעייתיות עלולות לגרום לחרדה, התמכרות או דיכאון, אמר האו לי, שמונה לאחרונה כאסיסטנט פרופסור באוניברסיטת נורת'ווסטרן ומתכנן לחקור עוד כמה מהשאלות הללו במעבדתו החדשה. מעבר לנוירוטנסין, ישנם נוירופפטידים רבים אחרים במוח שהם מטרות פוטנציאליות להתערבויות, אמר האו לי. אנחנו פשוט לא יודעים מה כולם עושים. הוא גם סקרן לדעת איך המוח יגיב למצב יותר מעורפל שבו לא היה ברור אם החוויה הייתה טובה או רעה.
השאלות הללו מתעכבות במוחו של האו לי הרבה אחרי שהוא אורז והולך הביתה ללילה. כעת, כשהוא יודע איזו רשת של תאים פטפטניים במוחו מניעה את הרגשות שהוא חש, הוא מתבדח עם חברים על כך שהמוח שלו שואב נוירוטנסין או מעכב אותו בתגובה לכל בשורה טובה או רעות.
"ברור שזו ביולוגיה, זה קורה לכולם", אמר. זה "גורם לי להרגיש טוב יותר כשאני במצב רוח רע."
