يعزز السيروتونين التعلم ، وليس فقط المزاج

يرتبط الناقل العصبي السيروتونين بالتحكم في الحالة المزاجية ، على الرغم من أنه يساعد أيضًا في تنظيم وظائف أخرى مختلفة ، مثل النوم والرغبة الجنسية. كشف بحث جديد عن دور آخر يلعبه السيروتونين: زيادة سرعة التعلم.

يلعب السيروتونين ، وهو ناقل عصبي أساسي لتنظيم المشاعر ، دورًا أيضًا في عمليات التعلم.

على الرغم من أن الاختلافات في مستويات السيروتونين مرتبطة باضطرابات المزاج مثل الاكتئاب ، إلا أننا ما زلنا لا نعرف الكثير عن جميع الأدوار التي يلعبها هذا الناقل العصبي.

ربطته بعض أوراق الدراسة السابقة بالذاكرة والمرونة العصبية ، أو بقدرة الدماغ على التكيف باستمرار طوال حياة الشخص للحفاظ على الصحة والوظيفة الإدراكية.

الآن ، تعمق العلماء في مؤسستين - مركز Champalimaud for the Unknown (CCU) في لشبونة ، البرتغال ، وجامعة لندن (UCL) في المملكة المتحدة - ووجدوا أن السيروتونين متورط في عمليات التعلم أيضًا.

وبشكل أكثر تحديدًا ، يبدو أنه يساهم في السرعة التي نتعلم بها المعلومات الجديدة ، كما أوضح الباحثون في ورقة بحثية نُشرت الآن في المجلة. اتصالات الطبيعة.

اختبرت الدراسة ، التي أجريت على نموذج فأر ، مدى سرعة الحيوانات في تكييف سلوكها مع موقف معين. يبدو أن السيروتونين يلعب دورًا في هذه العملية.

"وجدت الدراسة أن السيروتونين يعزز سرعة التعلم ،" يوضح المؤلف المشارك في الدراسة زاكاري مينين ، من CCU.

ويضيف: "عندما تم تنشيط الخلايا العصبية السيروتونين بشكل مصطنع ، باستخدام الضوء ، جعلت الفئران أسرع في تكييف سلوكها في موقف يتطلب مثل هذه المرونة".

"أي أنهم أعطوا وزناً أكبر للمعلومات الجديدة وبالتالي غيروا رأيهم بسرعة أكبر عندما كانت هذه الخلايا العصبية نشطة."

زكاري مينين

استراتيجيتان للتعلم

من أجل دراسة عمليات التعلم لدى الحيوانات وسرعتها ، عرّض الباحثون الفئران لمهمة تعليمية كان الهدف من خلالها العثور على الماء.

تقول مؤلفة الدراسة مادالينا فونسيكا ، "تم وضع الحيوانات في غرفة حيث كان عليهم أن يضغطوا إما على موزع مياه على جانبهم الأيسر أو واحد على يمينهم - والذي ، مع وجود احتمال معين ، سوف يوزع الماء ، أو لا". CCU ، موضحًا نموذج التجربة.

استمرت الفئران في محاولة الحصول على الماء من الموزعات ، وتعلموا كيف كان من المرجح أن يجدوه بناءً على التجربة والخطأ. لكن الفريق لاحظ أن المدة التي تنتظرها الحيوانات بين المحاولات تتفاوت.

في بعض الأحيان ، قامت الحيوانات بمحاولة أخرى للحصول على الماء فورًا بعد المحاولة بالفعل ، وفي بعض الأحيان كانت تنتظر وقتًا أطول قبل تجربة أخرى.

لاحظ العلماء أيضًا أن الفئران تميل إلى الانتظار لفترة أطول بين المحاولات في بداية ونهاية الجلسة التجريبية لليوم.

قاد هذا الباحثين إلى الافتراض أنه في بداية الجلسة ، ربما لا تزال الحيوانات مشتتة تمامًا وغير مهتمة بالمهمة التي تقوم بها ، "ربما تأمل في الخروج من الغرفة التجريبية" ، كما كتب مؤلفو الدراسة.

ثم مرة أخرى ، في نهاية الجلسة ، قد تفتقر الفئران إلى الدافع لمواصلة البحث عن الماء ، لأنه بحلول ذلك الوقت ، ربما تكون قد شبعت بالفعل.

أدى هذا التباين الملحوظ في النهاية للفريق إلى فهم كيفية تأثير السيروتونين على التعلم واتخاذ القرار.

اعتمادًا على وقت الانتظار الذي تفضله الفئران بين محاولاتهم للعثور على الماء ، استخدموا أيضًا أحد نوعين من الاستراتيجيات من أجل تعظيم احتمالية النجاح في تجاربهم.

الذاكرة العاملة مقابل الذاكرة طويلة المدى

مع فترات انتظار قصيرة بين محاولات الحيوانات ، لاحظ العلماء أن الفئران تميل إلى بناء استراتيجيتها على النتيجة - الناجحة أو غير الناجحة - من التجربة السابقة.

أي ، إذا نجحت الفئران للتو في استرجاع المياه من موزع واحد ، فستحاول نفس الموزع مرة أخرى. إذا فشل هذا الآن ، فسوف ينتقلون إلى الموزع الآخر. يشار إلى هذا النهج باسم إستراتيجية "الفوز - البقاء - الخسارة - التبديل".

في حالة فترات الانتظار الأطول بين التجارب ، كان من المرجح أن تتخذ الفئران خيارًا بناءً على الخبرات السابقة المتراكمة.

ما يعنيه هذا ، كما أوضح الباحثون ، هو أنه في الحالة الأولى ، استخدمت الفئران ذاكرتها العاملة ، أو نوع الذاكرة قصيرة المدى التي تؤدي إلى اتخاذ القرار التكيفي بناءً على التجربة المباشرة.

ومع ذلك ، في الحالة الأخيرة ، استخدمت الحيوانات ذاكرتها طويلة المدى ، للوصول إلى المعرفة المخزنة بالفعل والتي تم بناؤها بمرور الوقت.

يجعل السيروتونين التعلم أكثر كفاءة

باستخدام علم البصريات الوراثي - وهي تقنية تستخدم الضوء لمعالجة الجزيئات في الخلايا الحية - حفز باحثو وحدة التحكم المركزية الخلايا المنتجة للسيروتونين في أدمغة الفئران لمعرفة كيف يمكن أن تؤثر المستويات المرتفعة لهذا الناقل العصبي على سلوك الحيوانات في مهمة التعلم.

عندما حللوا البيانات المتراكمة ، مع الأخذ في الاعتبار فترات الانتظار بين تجارب الفئران ، خلصوا إلى أن مستويات السيروتونين المرتفعة تضخم مدى فعالية تعلم الحيوانات من التجارب السابقة. ومع ذلك ، فإن هذا ينطبق فقط على الاختيارات التي يتم إجراؤها بعد فترات انتظار أطول.

"يعمل السيروتونين دائمًا على تعزيز التعلم من المكافأة ، ولكن هذا التأثير يظهر فقط في مجموعة فرعية من اختيارات الحيوانات" ، كما يشير المؤلف المشارك في الدراسة ماسايوشي موراكامي ، من CCU.

يضيف الباحث Kiyohito Iigaya في UCL قائلاً: "في معظم التجارب ، كان الاختيار مدفوعًا بـ" نظام سريع "، حيث اتبعت الحيوانات استراتيجية مفتاح الفوز - البقاء - الخسارة. ولكن في عدد صغير من التجارب ، وجدنا أن هذه الإستراتيجية البسيطة لم تشرح خيارات الحيوانات على الإطلاق ".

يقول: "في هذه التجارب ، وجدنا بدلاً من ذلك أن الحيوانات اتبعت" نظامها البطيء "، حيث كان تاريخ المكافأة على العديد من التجارب ، وليس فقط التجارب الأخيرة ، هو الذي أثر على خياراتهم."

ويضيف إيغايا: "علاوة على ذلك ، أثر السيروتونين على هذه الخيارات الأخيرة فقط ، حيث كان الحيوان يتبع النظام البطيء".

روابط مع الحالة المزاجية والسلوك

يعتقد المؤلفون أيضًا أن النتائج قد تفسر سبب كون مثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية (SSRIs) - نوع من الأدوية التي تعزز مستويات السيروتونين والمستخدمة في علاج الاكتئاب - أكثر فعالية عند استخدامها مع العلاج السلوكي المعرفي (CBT).

بينما تعالج مثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية الاكتئاب من خلال معالجة الاختلالات الكيميائية في الدماغ ، فإن هدف العلاج السلوكي المعرفي هو تغيير الاستجابات السلوكية لتحسين أعراض الاكتئاب.

كتب مؤلفو الدراسة في خاتمة بحثهم المنشور: "تشير نتائجنا إلى أن السيروتونين يعزز مرونة [الدماغ] من خلال التأثير على معدل التعلم".

ويضيفون: "هذا له صدى ، على سبيل المثال ، مع حقيقة أن العلاج باستخدام مثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية يمكن أن يكون أكثر فعالية عندما يقترن بما يسمى العلاج السلوكي المعرفي ، والذي يشجع على كسر العادات لدى المرضى."