Ο ρόλος της ντοπαμίνης στην εκμάθηση ανταμοιβών και τιμωριών

περίληψη: Η ντοπαμίνη, ένας νευροδιαβιβαστής, παίζει ζωτικό ρόλο στην κωδικοποίηση των σφαλμάτων πρόβλεψης ανταμοιβής και τιμωρίας στον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι η ντοπαμίνη είναι απαραίτητη για τη μάθηση από θετικές και αρνητικές εμπειρίες, επιτρέποντας στον εγκέφαλο να προσαρμόζει τη συμπεριφορά με βάση τα αποτελέσματα. Χρησιμοποιώντας τεχνικές ηλεκτροχημικής και μηχανικής μάθησης, οι επιστήμονες μέτρησαν τα επίπεδα ντοπαμίνης σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια ενός παιχνιδιού υπολογιστή που περιελάμβανε ανταμοιβές και τιμωρίες.

Τα ευρήματα υπογραμμίζουν τον περίπλοκο ρόλο της ντοπαμίνης στην ανθρώπινη συμπεριφορά και θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στην κατανόηση ψυχιατρικών και νευρολογικών διαταραχών.

Βασικά στοιχεία:

1. Η ντοπαμίνη δρα ως νευροδιαβιβαστής στον εγκέφαλο, διευκολύνοντας την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων και παίζει ρόλο στην κίνηση, τη γνώση και τη μάθηση.
2. Αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που διερευνά πώς η ντοπαμίνη κωδικοποιεί ανταμοιβές και τιμωρίες στον ανθρώπινο εγκέφαλο σε γρήγορες χρονικές περιόδους.
3. Η κατανόηση του ρόλου της ντοπαμίνης στις εμπειρίες ανταμοιβής και τιμωρίας μπορεί να προσφέρει εικόνα για ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές.

πηγή: Ιατρικό Κέντρο Wake Forest Baptist

Τι συμβαίνει στον ανθρώπινο εγκέφαλο όταν μαθαίνουμε από θετικές και αρνητικές εμπειρίες; Για να βοηθήσουν στην απάντηση αυτής της ερώτησης και στην καλύτερη κατανόηση της ανθρώπινης λήψης αποφάσεων και συμπεριφοράς, οι επιστήμονες μελετούν την ντοπαμίνη.

Η ντοπαμίνη είναι ένας νευροδιαβιβαστής που παράγεται στον εγκέφαλο και δρα ως χημικός αγγελιοφόρος, διευκολύνοντας την επικοινωνία μεταξύ των νευρικών κυττάρων του εγκεφάλου και του σώματος. Εμπλέκεται σε λειτουργίες όπως η κίνηση, η αντίληψη και η μάθηση. Ενώ η ντοπαμίνη είναι γνωστό ότι σχετίζεται με θετικά συναισθήματα, οι επιστήμονες διερευνούν επίσης το ρόλο της σε αρνητικές εμπειρίες.

Τώρα, μια νέα μελέτη που διεξήχθη από ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Wake Forest δημοσιεύθηκε την 1η Δεκεμβρίου Η πρόοδος της επιστήμης Δείχνει ότι η απελευθέρωση ντοπαμίνης στον ανθρώπινο εγκέφαλο παίζει καθοριστικό ρόλο στην κωδικοποίηση των σφαλμάτων πρόβλεψης ανταμοιβής και τιμωρίας.

Αυτό σημαίνει ότι η ντοπαμίνη εμπλέκεται στη διαδικασία μάθησης από θετικές και αρνητικές εμπειρίες, επιτρέποντας στον εγκέφαλο να τροποποιήσει και να προσαρμόσει τη συμπεριφορά του με βάση τα αποτελέσματα αυτών των εμπειριών.

«Προηγουμένως, η έρευνα είχε δείξει ότι η ντοπαμίνη παίζει σημαντικό ρόλο στο πώς τα ζώα μαθαίνουν από τις εμπειρίες «ανταμοιβής» (και ίσως «τιμωρίας»)», δήλωσε ο Kenneth T. Kishida, Ph.D., αναπληρωτής καθηγητής φυσιολογίας, φαρμακολογίας και νευροχειρουργικής. στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Wake. Forrest: «Αλλά λίγη δουλειά έχει γίνει για να αξιολογηθεί άμεσα τι κάνει η ντοπαμίνη σε γρήγορα χρονικά διαστήματα στον ανθρώπινο εγκέφαλο».

«Αυτή είναι η πρώτη μελέτη σε ανθρώπους που εξετάζει πώς η ντοπαμίνη κωδικοποιεί τις ανταμοιβές και τις τιμωρίες και εάν η ντοπαμίνη αντανακλά ένα «βέλτιστο» σήμα εκμάθησης που χρησιμοποιείται στην πιο προηγμένη έρευνα τεχνητής νοημοσύνης του σήμερα».

Για τη μελέτη, οι ερευνητές της ομάδας του Kishida χρησιμοποίησαν κυκλική βολταμετρία γρήγορης σάρωσης, μια ηλεκτροχημική τεχνική, σε συνδυασμό με μηχανική μάθηση, για να ανιχνεύσουν και να μετρήσουν τα επίπεδα ντοπαμίνης σε πραγματικό χρόνο (δηλαδή 10 μετρήσεις ανά δευτερόλεπτο). Ωστόσο, αυτή η τεχνική είναι προκλητική και μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο κατά τη διάρκεια χειρουργικών επεμβάσεων, όπως η εγκεφαλική επέμβαση για εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση (DBS).

Η βαθιά διέγερση του εγκεφάλου χρησιμοποιείται συνήθως για τη θεραπεία καταστάσεων όπως η νόσος του Πάρκινσον, ο τρόμος, η ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή και η επιληψία.

Η ομάδα του Kishida συνεργάστηκε με τους νευροχειρουργούς του Atrium Health Wake Forest Baptist Steven P. Tatter και Adrian W. Laxton, και οι δύο μέλη ΔΕΠ στο Τμήμα Νευροχειρουργικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Wake Forest, για να εισαγάγουν ένα μικροηλεκτρόδιο από ίνες άνθρακα. Βαθιά στον εγκέφαλο τριών συμμετεχόντων στο Ιατρικό Κέντρο Atrium Health Wake Forest Baptist, οι οποίοι επρόκειτο να λάβουν DBS για τη θεραπεία του βασικού τρόμου.

Ενώ οι συμμετέχοντες ήταν ξύπνιοι στο χειρουργείο, έπαιξαν ένα απλό παιχνίδι στον υπολογιστή. Ενώ έπαιζαν το παιχνίδι, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ντοπαμίνης στο ραβδωτό σώμα, ένα μέρος του εγκεφάλου που είναι σημαντικό για τη γνώση, τη λήψη αποφάσεων και τις συντονισμένες κινήσεις.

Κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού, οι επιλογές των συμμετεχόντων ανταμείβονταν ή τιμωρούνταν με πραγματικά κέρδη ή ζημίες. Το παιχνίδι χωρίστηκε σε τρία στάδια στα οποία οι συμμετέχοντες έμαθαν από θετικά ή αρνητικά σχόλια να κάνουν επιλογές που μεγιστοποιούν τις ανταμοιβές και ελαχιστοποιούν τις τιμωρίες. Τα επίπεδα ντοπαμίνης μετρούνταν συνεχώς, μία φορά κάθε 100 ms, σε κάθε μία από τις τρεις φάσεις του παιχνιδιού.

“Διαπιστώσαμε ότι όχι μόνο η ντοπαμίνη παίζει ρόλο στη σηματοδότηση θετικών και αρνητικών εμπειριών στον εγκέφαλο, αλλά φαίνεται να το κάνει με τρόπο που είναι βέλτιστος όταν προσπαθείς να μάθεις από αυτά τα αποτελέσματα. Αυτό που ήταν επίσης ενδιαφέρον είναι ότι φαίνεται ότι μπορεί να υπάρχουν ανεξάρτητα μονοπάτια στον εγκέφαλο που λειτουργούν Ξεχωριστά στη λειτουργία του συστήματος ντοπαμίνης για δοκιμές επιβράβευσης έναντι τιμωρίας.

“Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν ένα εκπληκτικό εύρημα ότι αυτά τα δύο μονοπάτια μπορεί να κωδικοποιούν εμπειρίες επιβράβευσης και τιμωρίας σε ελαφρώς μεταβαλλόμενα χρονικά διαστήματα που χωρίζονται από μόνο 200 έως 400 χιλιοστά του δευτερολέπτου”, είπε ο Kishida.

Ο Kishida πιστεύει ότι αυτό το επίπεδο κατανόησης μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο επηρεάζεται το σύστημα ντοπαμίνης σε ανθρώπους με ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές. Ο Kishida είπε ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να κατανοηθεί πώς μεταβάλλεται η σηματοδότηση της ντοπαμίνης σε ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές.

«Παραδοσιακά, η ντοπαμίνη αναφέρεται συχνά ως «νευροδιαβιβαστής της ευχαρίστησης», είπε ο Kishida.

“Ωστόσο, η εργασία μας παρέχει στοιχεία ότι δεν είναι αυτός ο τρόπος να σκεφτόμαστε την ντοπαμίνη. Αντίθετα, η ντοπαμίνη είναι ένα σημαντικό μέρος ενός εξελισσόμενου συστήματος που ενημερώνει τον εγκέφαλό μας και κατευθύνει τη συμπεριφορά μας.”

«Το ότι η ντοπαμίνη εμπλέκεται επίσης στη διδασκαλία του εγκεφάλου μας σχετικά με τις εμπειρίες τιμωρίας είναι ένα σημαντικό εύρημα και μπορεί να παρέχει νέες κατευθύνσεις στην έρευνα για να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τους μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από την κατάθλιψη, τον εθισμό και τις σχετικές ψυχιατρικές και νευρολογικές διαταραχές».

Σχετικά με αυτήν την ντοπαμίνη και μάθετε ερευνητικά νέα

συγγραφέας: Kenneth T. Kishida
πηγή: Ιατρικό Κέντρο Wake Forest Baptist
επικοινωνία: Kenneth T. Kishida – Ιατρικό Κέντρο Wake Forest Baptist
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News

Αρχική αναζήτηση: Ανοιχτή πρόσβαση.
“Οι δευτερεύουσες διακυμάνσεις στην εξωκυτταρική ντοπαμίνη κωδικοποιούν σφάλματα πρόβλεψης ανταμοιβής και τιμωρίας στους ανθρώπους«Από τον Paul Sands et al. Η πρόοδος της επιστήμης

μια περίληψη

Οι δευτερεύουσες διακυμάνσεις στην εξωκυτταρική ντοπαμίνη κωδικοποιούν σφάλματα πρόβλεψης ανταμοιβής και τιμωρίας στους ανθρώπους

Στον εγκέφαλο των θηλαστικών, η δραστηριότητα των νευρώνων ντοπαμίνης του μεσαίου εγκεφάλου υποτίθεται ότι κωδικοποιεί σφάλματα πρόβλεψης ανταμοιβής που ενισχύουν τη μάθηση και καθοδηγούν τη συμπεριφορά προκαλώντας γρήγορες αλλαγές στα επίπεδα ντοπαμίνης στις περιοχές-στόχους του εγκεφάλου.

Αυτή η υπόθεση (και εναλλακτικές λύσεις σχετικά με το ρόλο της ντοπαμίνης στη μάθηση τιμωρίας) έχουν περιορισμένες άμεσες ενδείξεις στους ανθρώπους. Αναφέρουμε ενδοκρανιακές, δεύτερου δευτερολέπτου μετρήσεις της απελευθέρωσης ντοπαμίνης στο ανθρώπινο ραβδωτό σώμα, ενώ εθελοντές (δηλαδή, ασθενείς που υποβλήθηκαν σε χειρουργική επέμβαση διέγερσης του εγκεφάλου) πραγματοποίησαν μια πιθανολογική εργασία επιλογής μάθησης ανταμοιβής-τιμωρίας σχεδιασμένη για να ελέγξει εάν η απελευθέρωση ντοπαμίνης κωδικοποιεί μόνο σφάλματα πρόβλεψης ανταμοιβής ή εάν Η απελευθέρωση ντοπαμίνης μπορεί επίσης να κωδικοποιεί προσαρμοστικά σήματα εκμάθησης τιμωρίας.

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα εξωκυτταρικά επίπεδα ντοπαμίνης μπορούν να κωδικοποιήσουν σφάλματα πρόβλεψης ανταμοιβής και τιμωρίας σε διακριτές χρονικές περιόδους μέσω ανεξάρτητων, ειδικών για την αξία μονοπατιών στον ανθρώπινο εγκέφαλο.