Что происходит в человеческом мозге, когда мы извлекаем уроки из положительного и отрицательного опыта? Чтобы ответить на этот вопрос и лучше понять процесс принятия решений и поведение человека, ученые изучают дофамин.
Дофамин - это нейромедиатор, вырабатываемый в мозге, который служит химическим мессенджером, облегчающим связь между нервными клетками мозга и тела. Он участвует в таких функциях, как движение, познание и обучение. Хотя дофамин наиболее известен своей связью с положительными эмоциями, ученые также изучают его роль в негативных переживаниях.
Новое исследование ученых из Медицинской школы Университета Уэйк Форест, опубликованое в журнале Science Advances, показывает, что высвобождение дофамина в человеческом мозге играет важную роль в кодировании ошибок предсказания вознаграждения и наказания. Это означает, что дофамин участвует в процессе обучения как на положительном, так и на отрицательном опыте, позволяя мозгу корректировать и адаптировать свое поведение в зависимости от результатов этого опыта.
"Ранее исследования показали, что дофамин играет важную роль в том, как животные учатся на "вознаграждающем" (и, возможно, "наказывающем") опыте. Однако до сих пор не было проведено достаточного количества работ по непосредственной оценке того, что дофамин делает на быстрых временных интервалах в человеческом мозге", - говорит Кеннет Т. Кишида, Ph.D, доцент кафедры физиологии и фармакологии и нейрохирургии Медицинской школы Университета Уэйк Форест. Это первое исследование на людях, в котором изучается, как дофамин кодирует вознаграждения и наказания и отражает ли дофамин "оптимальный" обучающий сигнал, который используется в самых передовых современных исследованиях искусственного интеллекта".
Для исследования ученые из команды Кишиды использовали циклическую вольтамперометрию с быстрым сканированием, электрохимический метод, который в сочетании с машинным обучением позволяет обнаруживать и измерять уровень дофамина в режиме реального времени (т.е. 10 измерений в секунду). Однако этот метод сложен и может быть применен только во время инвазивных процедур, таких как глубокая стимуляция мозга (DBS). DBS обычно используется для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, эссенциальный тремор, обсессивно-компульсивное расстройство и эпилепсия.
Команда Кишиды в сотрудничестве с нейрохирургами Atrium Health Wake Forest Baptist Стивеном Б. Тэттером, доктором медицины, и Адрианом В. Лакстоном, доктором медицины, которые также являются преподавателями кафедры нейрохирургии Медицинской школы Университета Уэйк Форест, ввела микроэлектрод из углеродного волокна глубоко в мозг трех участников Медицинского центра Atrium Health Wake Forest Baptist, которым планировалось провести DBS для лечения эссенциального тремора.
Пока участники находились в сознании в операционной, они играли в простую компьютерную игру. Во время игры проводились измерения дофамина в стриатуме - части мозга, которая важна для познания, принятия решений и координации движений.
Во время игры выбор участников вознаграждался или наказывался реальными денежными выигрышами или потерями. Игра состояла из трех этапов, на которых участники учились на основе положительной или отрицательной обратной связи делать выбор, максимизирующий вознаграждение и минимизирующий наказание. Уровень дофамина измерялся непрерывно, раз в 100 миллисекунд, на протяжении каждого из трех этапов игры.
"Мы обнаружили, что дофамин не только играет роль в сигнализации о положительном и отрицательном опыте в мозге, но и, похоже, делает это оптимальным образом, когда мы пытаемся извлечь уроки из этих результатов. Интересно также, что, похоже, в мозге могут существовать независимые пути, которые отдельно задействуют дофаминовую систему для вознаграждения и наказания. Наши результаты показали удивительный результат: эти два пути могут кодировать опыт вознаграждения и наказания на слегка сдвинутых временных шкалах, разделенных всего 200-400 миллисекундами времени", - сказал Кишида.
Полученные данные могут привести к лучшему пониманию того, как дофаминовая система поражается у людей с психическими и неврологическими расстройствами. По словам Кишиды, чтобы понять, как изменяется дофаминовая сигнализация при психических и неврологических расстройствах, необходимы дополнительные исследования.
Традиционно дофамин часто называют "нейротрансмиттером удовольствия", - сказал Кишида. "Однако наша работа доказывает, что так думать о дофамине нельзя. Напротив, дофамин является важнейшей частью сложной системы, которая обучает наш мозг и руководит нашим поведением. То, что дофамин также участвует в обучении нашего мозга наказанию, является важным открытием и может дать новые направления исследований, которые помогут нам лучше понять механизмы, лежащие в основе депрессии, зависимости и связанных с ними психических и неврологических расстройств".
Atrium Health Wake Forest Baptist, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
