Исследования показывают, что поведение человека определяется быстрыми изменениями уровня дофамина

Что происходит в человеческом мозге, когда мы учимся на положительном и отрицательном опыте? Чтобы ответить на этот вопрос и лучше понять процесс принятия решений и поведение человека, ученые изучают дофамин.

Дофамин — это нейротрансмиттер, вырабатываемый в мозге, который служит химическим мессенджером, облегчая связь между нервными клетками мозга и тела. Он участвует в таких функциях, как движение, познание и обучение. Хотя дофамин наиболее известен своей связью с позитивные эмоцииУченые также исследуют его роль в негативном опыте.

Теперь новое исследование исследователей из Медицинской школы Университета Уэйк Форест опубликовано 1 декабря в Достижения науки показывает, что выброс дофамина в человеческом мозге играет решающую роль в кодировании ошибок прогнозирования как вознаграждения, так 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 на основе результатов этого опыта.

«Ранее исследования показали, что дофамин играет важную роль в том, как животные учатся на «поощряющем» (и, возможно, «наказывающем») опыте. человеческий мозг«, — сказал Кеннет Т. Кишида, доктор философии, доцент кафедры физиологии, 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 сегодня исследованиях в области искусственного интеллекта».

Для исследования исследователи из команды Кисиды использовали быстрое сканирование. циклическая вольтамперометрияэлектрохимический метод, в сочетании с машинное обучениечтобы обнаружить и измерить уровень дофамина в режиме реального времени (т.е. 10 измерений в секунду). Однако этот метод сложен и может применяться только во время инвазивных процедур, таких как хирургия глубокой стимуляции мозга (DBS). DBS обычно используется для лечения таких состояний, как болезнь Паркинсона, эссенциальный тремор, обсессивно-компульсивное расстройство и эпилепсия.

Команда Кишиды сотрудничала с нейрохирургами Atrium Health Wake Forest Baptist Стивеном Б. Тэттером, доктором медицины, и Адрианом В. Лакстоном, доктором медицины, которые также являются преподаватели в отделении нейрохирургии медицинского факультета Университета Уэйк Форест, чтобы вставить микроэлектрод из углеродного волокна глубоко в мозг трех участников баптистского медицинского центра Atrium Health Wake Forest, которые должны были получать DBS для лечения эссенциального тремора.

Пока участники не спали операционная, они играли в простую компьютерную игру. Во время игры измеряли уровень дофамина в полосатом теле — части мозга, которая важна для когнитивных функций, принятия решений и координации движений.

Во время игры выбор участников либо вознаграждался, либо наказывался реальными денежными выигрышами или потерями. Игра была разделена на три этапа, на которых участники учились на основе положительных или отрицательных отзывов делать выбор, который максимизировал вознаграждение и минимизировал штрафы. Уровни дофамина измерялись непрерывно, раз в 100 миллисекунд, на протяжении каждого из трех этапов игры.

«Мы обнаружили, что дофамин не только играет роль в передаче сигналов как о положительном, так и об отрицательном опыте в мозге, но, по-видимому, делает это оптимальным образом при попытке извлечь уроки из этих результатов. Наши результаты показывают удивительный результат: эти два пути могут кодировать опыт вознаграждения и наказания в слегка сдвинутых временных масштабах, разделенных всего лишь 200–400 миллисекундами во времени. – сказал Кишида.

Кишида считает, что этот уровень понимания может привести к лучшему пониманию того, как влияет на дофаминовую систему у людей с психическими и неврологическими расстройствами. Кисида сказал, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как передача сигналов дофамина изменяется при психиатрических и неврологических расстройствах.

«Традиционно дофамин часто называют «нейромедиатором удовольствия», — сказал Кишида. «Однако наша работа доказывает, что о дофамине думать не так. Вместо этого дофамин является важной частью сложной системы, которая обучает наш мозг и направляет наше поведение. дофамин также участвует в обучении наших мозг О переживании наказания является важным открытием и может указать новые направления в исследованиях, которые помогут нам лучше понять механизмы, лежащие в основе депрессии, зависимости и связанных с ними психиатрических и неврологических расстройств».