Kenya'da hayatınızın tatilindesiniz, safaride savanayı geçiyorsunuz, tur rehberiniz sağınızda filler ve solunuzda aslanları gösteriyor. Yıllar sonra, memleketinizde bir çiçekçi dükkanına girersiniz ve manzarayı süsleyen yabanmersini ağaçlarındaki çiçeklere benzer bir koku alırsınız. Gözlerinizi kapattığınızda mağaza kaybolur ve Land Rover'a geri dönersiniz. Derin bir nefes alarak mutlu anıya gülümsüyorsun.
Şimdi geri saralım. Kenya'da hayatınızın tatilindesiniz, safaride savanayı geçiyorsunuz, tur rehberiniz sağınızda filler ve solunuzda aslanları gösteriyor. Gözünüzün ucuyla aracı takip eden bir gergedan fark ediyorsunuz. Aniden size doğru koşar ve tur rehberi sürücüye gaza basması için bağırır. Adrenalin yükselirken, “Ben böyle öleceğim” diye düşünüyorsun. Yıllar sonra, bir çiçekçi dükkânına girdiğinizde, tatlı çiçek kokusu sizi ürpertir.
Beyniniz esasen kokuyu olumlu ya da olumsuz duygularla ilişkilendiriyor, dedi. hao liKaliforniya'daki Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olan Dr. Bu duygular sadece hafızayla bağlantılı değildir; onlar onun bir parçası: Beyin, bilgiyi kodlarken ona duygusal bir “değer” atar, deneyimleri iyi ya da kötü hatıralar olarak kilitler.
Ve şimdi beynin bunu nasıl yaptığını biliyoruz. Li ve ekibi olarak yakın zamanda bildirilen in TabiatBir gülümsemeyi çağrıştıran anılarla bir ürperti uyandıran anılar arasındaki fark, nörotensin olarak bilinen küçük bir peptit molekülü tarafından belirlenir. Beyin o anda yeni deneyimleri yargılarken, nöronların nörotensin salınımını ayarladığını ve bu değişimin, gelen bilgiyi farklı sinir yollarına, pozitif veya negatif anılar olarak kodlanmak üzere gönderdiğini buldular.
Keşif, anıların yaratılmasında, beynin şeyleri korkuyla hatırlamaya eğilimli olabileceğini gösteriyor - atalarımızı temkinli tutmaya yardımcı olmuş olabilecek evrimsel bir tuhaflık.
Bulgular "bize çatışan duygularla nasıl başa çıktığımıza dair önemli bilgiler veriyor" dedi. Tomás RyanTrinity College Dublin'de çalışmaya katılmamış bir sinirbilimci olan Dr. “Beyin devrelerinin moleküler bir anlayışını ne kadar ileri götürebileceğimiz konusunda kendi düşünceme gerçekten meydan okudu.”
Li, aynı zamanda, mekanizmadaki bozulmaların “çok fazla olumsuz işlemeye” yol açması durumunda ortaya çıkabilecek kaygı, bağımlılık ve diğer nöropsikiyatrik durumların biyolojik temellerini araştırmak için fırsatlar da sunuyor. Teoride, mekanizmayı yeni ilaçlarla hedeflemek tedaviye giden bir yol olabilir.
Korku ve kaygı ile ilgili psikiyatrik kavramları derinden etkileyecek “Bu gerçekten olağanüstü bir çalışma” dedi. Wen LiFlorida Eyalet Üniversitesi'nde anksiyete bozukluklarının biyolojisini inceleyen ve çalışmaya dahil olmayan doçent olan Dr.
Tehlikeli Meyveler
Nörobilimciler, beynimizin anıları nasıl kodladığını ve hatırladığını tam olarak anlamaktan hala çok uzaktır - ya da bu konuda onları unutur. Değerlik ataması, yine de, duygusal olarak yüklü anılar oluşturma sürecinin önemli bir parçası olarak görülüyor.
Beynin çevresel ipuçlarını ve deneyimleri iyi veya kötü anılar olarak kaydetme yeteneği, hayatta kalmak için kritik öneme sahiptir. Bir meyve yemek bizi çok hasta ediyorsa, içgüdüsel olarak o meyveden ve daha sonra ona benzeyen her şeyden kaçınırız. Bir dut yemek lezzetli bir tatmin sağlıyorsa, daha fazlasını arayabiliriz. Hao Li, "Bir uyarana veya bir nesneye yaklaşmayı veya kaçınmayı sorgulayabilmek için, o şeyin iyi mi yoksa kötü mü olduğunu bilmelisiniz." Dedi.
Farklı fikirleri birbirine bağlayan “dut” ve “hastalık” veya “keyif” gibi anılara çağrışımsal anılar denir ve bunlar genellikle duygusal olarak yüklenir. Beynin amigdala adı verilen küçük badem şeklindeki bölgesinde oluşurlar. Geleneksel olarak beynin “korku merkezi” olarak bilinmesine rağmen, amigdala zevke ve diğer duygulara da yanıt verir.
Amigdalanın bir kısmı, bazolateral kompleks, çevredeki uyaranları olumlu veya olumsuz sonuçlarla ilişkilendirir. Ancak birkaç yıl öncesine kadar, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki bir grup sinirbilimci tarafından yönetilene kadar bunu nasıl yaptığı net değildi. Kay Tye farelerin bazolateral amigdalasında olağanüstü bir şey olduğunu keşfettiler. bildirildi Tabiat 2015 ve in Nöron 2016 içinde.
Tye ve ekibi, bir sesi ya şekerli su ya da hafif bir elektrik çarpması ile ilişkilendirmeyi öğrenen farelerin bazolateral amigdalasına baktılar ve her durumda farklı bir nöron grubuyla bağlantıların güçlendiğini buldular. Araştırmacılar daha sonra fareler için sesi çaldığında, öğrenilen ödül veya ceza ile güçlendirilen nöronlar daha aktif hale geldi ve ilgili hafızaya katılımlarını gösterdi.
Ancak Tye'nin ekibi, bilgiyi doğru nöron grubuna doğru yönlendiren şeyin ne olduğunu anlayamadı. Anahtar operatörü olarak ne görev yaptı?
Ödül ve ceza öğrenmede önemli olduğu bilinen bir nörotransmitter olan dopamin, bariz cevaptı. Fakat Bir 2019 çalışması bu “iyi hissettiren” molekülün hatıralardaki duyguyu kodlayabilmesine rağmen, duyguya pozitif veya negatif bir değer atamadığını gösterdi.
Böylece ekip, pozitif ve negatif anıların oluştuğu iki alanda ifade edilen genlere bakmaya başladı ve sonuçlar, dikkatlerini nöronlar arasındaki sinaptik bağlantıları yavaş ve istikrarlı bir şekilde güçlendirebilen küçük çok işlevli proteinler olan nöropeptitlere çevirdi. Bir grup amigdala nöronunun nörotensin için diğerinden daha fazla reseptörü olduğunu buldular.
Bu bulgu cesaret vericiydi çünkü daha önceki çalışmalar, sadece 13 amino asit uzunluğunda yetersiz bir molekül olan nörotensinin, korku tepkisi de dahil olmak üzere ödül ve cezanın işlenmesinde rol oynadığını göstermişti. Tye'nin ekibi, farelerin beyinlerindeki nörotensin miktarını değiştirirlerse ne olacağını öğrenmek için yola çıktı.
Büyük Kişiliğe Sahip Minik Molekül
Bunu, yıllarca cerrahi ve genetik olarak fare nöronlarını manipüle etmek ve sonuçta ortaya çıkan davranışları kaydetmekle izledi. "Doktoramı bitirdiğimde en az 1,000 ameliyat yapmıştım" dedi. Praneeth Namburi, her iki makalede de yazar ve 2015'in lideri.
Bu süre zarfında Tye, büyüyen laboratuvarını ülke çapında MIT'den Salk Enstitüsü'ne taşıdı. Namburi MIT'de kaldı - şimdi dansçıların ve sporcuların hareketlerinde duyguları nasıl temsil ettiğini araştırıyor - ve Hao Li, Tye'nin laboratuvarına doktora sonrası olarak katıldı ve Namburi'nin notlarını topladı. Proje pandemi tarafından daha da durduruldu, ancak Hao Li gerekli personel statüsü talep ederek ve temelde laboratuvara geçerek, hatta bazen orada uyuyarak onu devam ettirdi. Tye, “Nasıl bu kadar motive kaldığını bilmiyorum” dedi.
Araştırmacılar, amigdaladaki nöronların nörotensin üretmediğini biliyorlardı, bu yüzden önce peptidin nereden geldiğini bulmaları gerekiyordu. Beyni taradıklarında, talamusta çok fazla nörotensin üreten ve uzun aksonlarını amigdalaya sokan nöronlar buldular.
Tye'nin ekibi daha sonra farelere bir tonu bir tedavi veya bir şokla ilişkilendirmeyi öğretti. Ödül öğreniminden sonra amigdalada nörotensin düzeylerinin arttığını ve ceza öğreniminden sonra düştüğünü buldular. Farelerin talamik nöronlarını genetik olarak değiştirerek, nöronların nörotensini nasıl ve ne zaman saldığını kontrol edebildiler. Amigdalaya nörotensin salgılayan nöronları aktive etmek, ödül öğrenmeyi teşvik ederken, nörotensin genlerini devre dışı bırakmak ceza öğrenmeyi güçlendirdi.
Ayrıca çevresel ipuçlarına değer atamasının onlara aktif davranışsal tepkileri teşvik ettiğini keşfettiler. Araştırmacılar talamik nöronları devre dışı bırakarak amigdalanın pozitif veya negatif değerlik hakkında bilgi almasını engellediğinde, fareler ödül toplamak için daha yavaştı; tehdit edici durumlarda, fareler kaçmak yerine dondu.
Öyleyse, örneğin kızgın bir gergedan sizi şarj ederken, değerlik atama sisteminiz bozulursa, bu sonuçlar ne olacağını gösteriyor? "Sadece biraz umursarsın," dedi Tye. O andaki ilgisizliğiniz hafızaya kaydedilecekti. Ve daha sonra kendinizi benzer bir durumda bulduysanız, hafızanız size acilen kaçmaya çalışmak için ilham vermez, diye ekledi.
Ancak Tulane Üniversitesi beyin enstitüsünde profesör olan Jeffrey Tasker, tüm bir beyin devresinin kapanma olasılığının düşük olduğunu söyledi. Mutasyonların veya diğer sorunların, değeri tersine çevirmek yerine mekanizmanın iyi çalışmasını engellemesi daha olasıdır. "Birinin hücum eden bir kaplanı aşk yaklaşımı olarak görebileceği bir durumu görmek için çok zorlanırım," dedi.
Hao Li, beynin, birincil değerlik sistemi başarısız olsa bile, ödülleri ve cezaları güçlendirmek için devreye girecek geri dönüş mekanizmalarına sahip olduğunu kabul etti ve kaydetti. Bu, gelecekteki çalışmalarda takip edilecek ilginç bir soru olurdu, diye ekledi.
Tasker, değerlik sistemindeki kusurları incelemenin bir yolunun, rutin olarak korkunç olarak değerlendirilen durumlarda bile korku hissettiğini bildirmeyen çok nadir insanları incelemek olabileceğini kaydetti. Amigdalada kalsiyum birikintilerinin oluşmasına neden olan ve korku tepkisini azaltan Urbach-Wiethe sendromu gibi çeşitli yaygın olmayan durumlar ve yaralanmalar bu etkiye sahip olabilir.
Beyin Bir Karamsardır
Wen Li, bulguların "korku devresi ve amigdalanın rolü hakkındaki anlayışımızı ve düşüncemizi ilerletme açısından oldukça büyük" dedi. Dopaminden daha az bilinen ancak beyinde kritik roller oynayan nörotensin gibi kimyasallar hakkında daha fazla şey öğreniyoruz, diye ekledi.
Hao Li, çalışmanın beynin varsayılan olarak karamsar olma olasılığına işaret ettiğini söyledi. Beyin, ödülleri öğrenmek için nörotensin üretmeli ve salmalıdır; cezaları öğrenmek daha az iş gerektirir.
Bu yanlılığın daha fazla kanıtı, farelerin öğrenme durumlarına ilk girdiklerinde gösterdikleri tepkiden gelir. Yeni ilişkilerin pozitif mi yoksa negatif mi olacağını bilmeden önce, talamik nöronlarından nörotensin salınımı azaldı. Araştırmacılar, bağlamları daha kesin olana ve onları kurtarabilene kadar yeni uyaranlara otomatik olarak daha olumsuz bir değer atandığını düşünüyorlar.
Hao Li, “Olumlu deneyimlere karşı olumsuz deneyimlere daha duyarlısınız” dedi. Neredeyse bir araba çarparsa, muhtemelen bunu çok uzun bir süre hatırlarsınız, ancak lezzetli bir şeyler yerseniz, bu hafıza birkaç gün içinde kaybolur.
Ryan, bu tür yorumları insanlara genişletme konusunda daha temkinli. “Çok, çok fakir ortamlarda yetişen ve çok özel genetik geçmişe sahip laboratuvar fareleriyle uğraşıyoruz” dedi.
Yine de, gelecekteki deneylerde, korkunun insan beyninin gerçek varsayılan durumu olup olmadığını ve bunun farklı türler için, hatta farklı yaşam deneyimleri ve stres düzeyleri olan bireyler için değişip değişmediğini belirlemenin ilginç olacağını söyledi.
Wen Li, bulguların aynı zamanda beynin ne kadar entegre olduğunun harika bir örneği olduğunu söyledi: Amigdalanın talamusa ihtiyacı var ve talamusun muhtemelen başka yerlerden sinyallere ihtiyacı var. Beyindeki hangi nöronların talamusa sinyal beslediğini bilmek ilginç olurdu, dedi.
A yeni bir çalışma yayınlanan Doğa İletişim Tek bir korku anının beynin birden fazla bölgesinde kodlanabileceğini buldu. Hangi devrelerin dahil olduğu muhtemelen belleğe bağlıdır. Örneğin, nörotensin, kelime öğrenirken oluşan “bildirici” anılar gibi, kendilerine bağlı fazla duygu olmayan anıları kodlamak için muhtemelen daha az önemlidir.
Tasker için, Tye'nin çalışmasının tek bir molekül, bir işlev ve bir davranış arasında bulduğu kesin ilişki çok etkileyiciydi. Tasker, "Sinyal ile davranış veya devre ile fonksiyon arasında bire bir ilişki bulmak nadirdir" dedi.
Nöropsikiyatrik Hedefler
Nörotensin ve talamik nöronların değerlik atamadaki rollerinin netliği, onları nöropsikiyatrik bozuklukları tedavi etmeyi amaçlayan ilaçlar için ideal hedefler haline getirebilir. Hao Li, teorik olarak, değerlik atamasını düzeltebilirseniz, hastalığı tedavi edebilirsiniz, dedi.
Nörotensini hedef alan terapötik ilaçların, önceden oluşturulmuş bir hafızanın değerini değiştirip değiştiremeyeceği açık değildir. Ama umut bu, dedi Namburi.
Farmakolojik olarak bu kolay olmayacak. Tasker, "Peptitler ile çalışmak çok zor," dedi, çünkü beyni yabancı maddelere ve kan kimyasındaki dalgalanmalara karşı yalıtan kan-beyin bariyerini geçmiyorlar. Ancak bu imkansız değil ve hedefe yönelik ilaçlar geliştirmek, alanın gittiği yerde çok fazla, dedi.
Beynin nasıl değerlik atadığına dair anlayışımız hala önemli boşluklara sahiptir. Örneğin, değerlik anahtarını çevirmek için nörotensinin amigdala nöronlarında hangi reseptörlere bağlandığı açık değildir. "Bu doluncaya kadar beni rahatsız edecek," dedi Tye.
Yakın zamanda Northwestern Üniversitesi'nde yardımcı doçent olarak atanan ve bu soruların bazılarını yeni laboratuvarında daha fazla araştırmayı planlayan Hao Li, sorunlu değerlik atamalarının kaygı, bağımlılık veya depresyona nasıl yol açabileceği konusunda hala çok fazla şey bilinmiyor. Hao Li, nörotensinin ötesinde, beyinde müdahaleler için potansiyel hedefler olan birçok başka nöropeptit olduğunu söyledi. Sadece hepsinin ne yaptığını bilmiyoruz. Ayrıca, deneyimin iyi mi yoksa kötü mü olduğunun net olmadığı daha belirsiz bir duruma beynin nasıl tepki vereceğini de merak ediyor.
Bu sorular, Hao Li'yi toplayıp gece eve gittikten çok sonra beyninde oyalanır. Artık beynindeki hangi geveze hücre ağının hissettiği duyguları harekete geçirdiğini bildiğine göre, arkadaşlarıyla, her iyi ya da kötü habere tepki olarak beyninin nörotensin salgılaması ya da geri tutması hakkında şakalar yapıyor.
“Bunun biyoloji olduğu açık, herkesin başına geliyor” dedi. Bu "kötü bir ruh halindeyken beni daha iyi hissettiriyor."
