Kako miševi odlučuju da li da jedu ili piju kada su i gladni i žedni

Kako miševi odlučuju da li da jedu ili piju kada su i gladni i žedni

Donošenje odluka je teško. Naš izbor često ostavlja nešto drugo na stolu čak i kada znamo šta želimo. Za gladnog miša svaki zalogaj se računa. Ali šta ako je odluka važnija od izbora između mrvica i sira?

Istraživači sa Stanforda istraživali su kako miševi rešavaju sukobe između osnovnih potreba u studiji objavljenoj u časopisu Nature. Predstavili su miševe koji su bili i gladni i žedni sa jednakim pristupom hrani i vodi i gledali šta se dalje dešava.

Ponašanje miševa iznenadilo je naučnike. Neki su prvo gravitirali ka vodi, dok su drugi birali hranu. Zatim su se, sa naizgled „nasumičnim“ periodima uživanja, smenjivali napred-nazad. U njihovoj studiji, dr. kandidat Itan Ričman, vodeći autor rada, i kolege sa odeljenja za biologiju, psihijatriju i bihevioralne nauke i bioinženjering istraživali su zašto.

Ovaj rad se zasniva na dugogodišnjoj saradnji između ko-starih autora Karla Deisserotha, profesora D.H. Chen na Stanfordskoj medicini, i Likun Luoa, profesora Ann i Bill Svindells na Fakultetu humanističkih nauka i nauka, kako bi shvatili kako mozak održava tijelo živim .

„Postoji ova stara filozofska dilema koja se zove Buridanovo dupe“, objasnio je Ričman, „gde imate magarca koji je podjednako gladan i žedan i podjednako udaljen od hrane i vode. Koncept su postavili filozofi Aristotel, Žan Buridan i Baruh Spinoza, u različitim oblicima. Pitanje je bilo da li će magarac izabrati jednu potrebu preko druge ili će ostati tvrdoglavo u sredini.

Ali životinje stalno biraju. Moramo zadovoljiti naše potrebe da održimo homeostazu. Ričman i njegove kolege želeli su da saznaju kako mozak usmerava saobraćaj kroz suprotstavljene signale da bi se prezirao Buridan. Oni svoj eksperiment u ponašanju nazivaju „Buridanov test“.

Ako bi glad ili žeđ direktno motivisali miša da jede ili pije, on bi se promenio čim jedna potreba nadjača drugu. Kada bi potrebe bile jednake, miš bi se zaglavio. Ovo nije ono što su istraživači primetili. „Naši podaci pokazuju da žeđ i glad ne deluju kao direktne sile na ponašanje“, rekao je Ričman. „Umesto toga, oni indirektnije modulišu ponašanje. Oni utiču na ono što mi mislimo kao trenutni cilj miša.“

Često razmišljamo o izborima kao o odlučujućem trenutku. Istraživači su želeli da shvate kada i gde izbor između hrane i vode potiče u mozgu. Koristeći nedavna dostignuća u tehnologiji snimanja, oni su pratili aktivnost pojedinačnih neurona raširenih po mozgu miša.

Na njihovo iznenađenje, obrasci neuronske aktivnosti u celom mozgu predvideli su izbor miša, čak i pre nego što su mu predstavljene opcije. „Umesto jednog trenutka izbora, mozak miša neprestano emituje svoj trenutni cilj“, rekao je Ričman.

„Ishodi najtežih izbora koje donesete – kada su opcije blisko izbalansirane po važnosti, ali su kategorije fundamentalno različite – možda imaju veze sa stanjem u kojem se vaš mozak našao, čak i pre nego što je izbor predstavljen“, rekao je Deisseroth. „To je zanimljiv rezultat i pomaže nam da bolje razumemo aspekte ljudskog ponašanja.“

Istraživači su otkrili da gladni i žedni miševi često ponavljaju isti izbor pre nego što se iznenada promene. „U režimu jedenja, miš će samo jesti i jesti. U režimu pijenja, on će piti i piti“, rekao je Luo. „Ali postoji aspekt nasumice koji ih dovodi do toga da se prebacuju između ova dva. Na taj način, dugoročno gledano, ispunjavaju obe potrebe, čak i ako u bilo kom trenutku biraju samo jednu.“

Da bi testirali ovu očiglednu slučajnost, istraživači su sproveli još jedan eksperiment, ovog puta sa gladnim miševima. Dok su miševi jeli, naučnici su uveli žeđ pomoću tehnike koja se zove optogenetika. Sa optogenetikom, koristili su svetlost da aktiviraju neurone koji izazivaju žeđ. Ponekad su miševi prelazili na vodu, a ponekad su to ignorisali i nastavili da jedu. Nivo žeđi je svaki put bio isti, što je navelo istraživače da zaključe da postoji ključna slučajnost koja utiče na cilj miša.

Naučnici su bili zbunjeni interakcijom između ove nasumice i relativnih intenziteta gladi i žeđi. Da bi to bolje razumeli, okrenuli su se matematičkom modelovanju. Inspirisani konceptualnom sličnošću između njihovih rezultata i udaljene oblasti fizike, istraživači su pozajmili, podesili i simulirali nekoliko jednačina.

„Bili smo izuzetno iznenađeni i uzbuđeni kada smo otkrili da nekoliko jednostavnih jednačina iz naizgled nepovezane discipline može blisko predvideti aspekte ponašanja miša i aktivnosti mozga“, rekao je Ričman. Rezultati njihovog modeliranja sugerišu da je aktivnost mozga koja se odnosi na cilj miša stalno u pokretu. Zarobljavaju ga potrebe kao što su glad i žeđ. Da bi pobegao i prešao sa jednog cilja na drugi, miš se oslanja na srećnu seriju nasumičnih aktivnosti.

Ovaj rad utvrđuje važnost promene osnovnog stanja mozga kada je u pitanju donošenje odluka. U budućnosti, istraživači će istražiti šta postavlja ton i zašto odluke nemaju uvek smisla.

„Što se tiče Buridanovog magarca, možemo reći da je magarac odlučen pre nego što mu se da izbor“, kaže Ričman, „a ako mora da čeka, onda se njegov izbor može spontano promeniti“. Kliničke primene ovog rada u ljudskom kontekstu su malo složenije. „Kao psihijatar, često razmišljam o tome kako donosimo zdrave (prilagodljive) ili štetne (neprilagođene) odluke“, rekao je Deisseroth. (Maladaptivna ponašanja utiču na sposobnost ljudi da donose odluke u svom najboljem interesu i česta su kod psihijatrijskih poremećaja.)

„Porodici i prijateljima je veoma teško da vide kako se voljeni ponašaju protiv svojih sopstvenih nagona preživljavanja. Može pomoći da se razumeju doneti izbori kao da odražavaju osnovni dinamički pejzaž pacijentovog mozga, na koji poremećaj utiče više nego pacijentova svesna volja.“

Iako ovaj rad možda ne objašnjava ljudsko ponašanje, on počinje da otkriva važan okvir za donošenje odluka. „Ovo je osnovna nauka o otkrićima koja zavisi od prilično naprednog neuro-inženjeringa, ali u suštini se bavimo univerzalnim pitanjima o kojima ljudi razmišljaju i doživljavaju sve vreme“, rekao je Deisseroth. „Uzbudljivo je razviti i primeniti savremene alate za rešavanje ovih veoma starih, dubokih i ličnih pitanja.“