Šta se dešava u ljudskom mozgu kada učimo iz pozitivnih i negativnih iskustava? Da bi pomogli u odgovoru na to pitanje i bolje razumeli donošenje odluka i ljudsko ponašanje, naučnici proučavaju dopamin.
Dopamin je neurotransmiter proizveden u mozgu koji služi kao hemijski glasnik, olakšavajući komunikaciju između nervnih ćelija u mozgu i tela. Uključen je u funkcije kao što su kretanje, spoznaja i učenje. Dok je dopamin najpoznatiji po svojoj povezanosti sa pozitivnim emocijama, naučnici takođe istražuju njegovu ulogu u negativnim iskustvima.
Sada, nova studija istraživača sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Vake Forest objavljena 1. decembra u časopisu Science Advances pokazuje da oslobađanje dopamina u ljudskom mozgu igra ključnu ulogu u kodiranju grešaka u predviđanju nagrade i kazne. To znači da je dopamin uključen u proces učenja iz pozitivnih i negativnih iskustava, omogućavajući mozgu da prilagodi i prilagodi svoje ponašanje na osnovu ishoda ovih iskustava.
„Ranije su istraživanja pokazala da dopamin igra važnu ulogu u tome kako životinje uče iz ‘nagrađivanja’ (i možda ‘kažnjavanja’) iskustava. Ali, malo je urađeno na direktnoj proceni šta dopamin radi u brzim vremenskim razmacima u ljudskom mozgu, “ rekao je dr Kenet T. Kišida, vanredni profesor fiziologije i farmakologije i neurohirurgije na Medicinskom fakultetu Univerziteta Vejk Forest.
„Ovo je prva studija na ljudima koja ispituje kako dopamin kodira nagrade i kazne i da li dopamin odražava ‘optimalni’ nastavni signal koji se koristi u današnjim najnaprednijim istraživanjima veštačke inteligencije.“
Za studiju, istraživači iz Kišidinog tima koristili su cikličnu voltametriju brzog skeniranja, elektrohemijsku tehniku, uparena sa mašinskim učenjem, da bi otkrili i izmerili nivoe dopamina u realnom vremenu (tj. 10 merenja u sekundi). Međutim, ova metoda je izazovna i može se izvoditi samo tokom invazivnih procedura kao što je operacija na mozgu duboke moždane stimulacije (DBS). DBS se obično koristi za lečenje stanja kao što su Parkinsonova bolest, esencijalni tremor, opsesivno-kompulzivni poremećaj i epilepsija.
Kišidin tim je sarađivao sa neurohirurzima Atrium Health Vake Forest Baptist Stephen B. Tatter, MD, i Adrian V. Lakton, MD, koji su takođe članovi fakulteta na Odeljenju za neurohirurgiju na Medicinskom fakultetu Univerziteta Vake Forest, kako bi ubacili mikroelektrodu od ugljeničnih vlakana duboko u mozak tri učesnika u Atrium Health Vake Forest Baptist Medical Center koji su trebali da prime DBS za lečenje esencijalnog tremora.
Dok su učesnici bili budni u operacionoj sali, igrali su jednostavnu kompjutersku igricu. Dok su igrali igru, merena su dopamina u striatumu, delu mozga koji je važan za spoznaju, donošenje odluka i koordinisane pokrete.
Tokom igre, izbori učesnika su ili nagrađeni ili kažnjeni stvarnim novčanim dobicima ili gubicima. Igra je bila podeljena u tri faze u kojima su učesnici učili iz pozitivnih ili negativnih povratnih informacija da naprave izbore koji maksimiziraju nagrade i minimiziraju kazne. Nivoi dopamina su mereni kontinuirano, jednom na svakih 100 milisekundi, tokom svake od tri faze igre.
„Otkrili smo da dopamin ne samo da igra ulogu u signaliziranju pozitivnih i negativnih iskustava u mozgu, već izgleda da to čini na način koji je optimalan kada pokušavamo da učimo iz tih ishoda. Ono što je takođe bilo zanimljivo je da se čini kao da mogu postojati nezavisni putevi u mozgu koji odvojeno angažuju dopaminski sistem za nagrađivanje i kažnjavanje. Naši rezultati otkrivaju iznenađujući rezultat da ova dva puta mogu kodirati iskustva nagrađivanja i kažnjavanja na blago pomerenim vremenskim okvirima razdvojenim za samo 200 do 400 milisekundi u vremenu “, rekao je Kišida.
Kišida veruje da ovaj nivo razumevanja može dovesti do boljeg razumevanja kako je dopaminski sistem pogođen kod ljudi sa psihijatrijskim i neurološkim poremećajima. Kišida je rekao da su potrebna dodatna istraživanja da bi se razumelo kako se signalizacija dopamina menja kod psihijatrijskih i neuroloških poremećaja.
„Tradicionalno, dopamin se često naziva „neurotransmiter zadovoljstva“, rekao je Kišida. „Međutim, naš rad pruža dokaze da ovo nije način na koji razmišljamo o dopaminu. Umesto toga, dopamin je ključni deo sofisticiranog sistema koji uči naš mozak i usmerava naše ponašanje. Taj dopamin je takođe uključen u podučavanje našeg mozga o kažnjavanju iskustvima. je važno otkriće i može pružiti nove pravce u istraživanju koje će nam pomoći da bolje razumemo mehanizme koji su u osnovi depresije, zavisnosti i srodnih psihijatrijskih i neuroloških poremećaja.“
