Η σεροτονίνη ενισχύει τη μάθηση και όχι μόνο τη διάθεση
Η σεροτονίνη του νευροδιαβιβαστή συνδέεται με τον έλεγχο της διάθεσης, αν και βοηθά επίσης στη ρύθμιση διαφόρων άλλων λειτουργιών, όπως ο ύπνος και η σεξουαλική επιθυμία. Νέα έρευνα αποκάλυψε έναν άλλο ρόλο που διαδραματίζει η σεροτονίνη: ενίσχυση της ταχύτητας μάθησης.
Αν και οι διακυμάνσεις στα επίπεδα σεροτονίνης συνδέονται με διαταραχές της διάθεσης, όπως η κατάθλιψη, ακόμα δεν γνωρίζουμε πολλά για όλους τους ρόλους που διαδραματίζει αυτός ο νευροδιαβιβαστής.
Ορισμένες προηγούμενες μελέτες το έχουν συνδέσει με τη μνήμη και τη νευροπλαστικότητα, ή την ικανότητα του εγκεφάλου να προσαρμόζεται συνεχώς σε όλη τη ζωή ενός ατόμου έτσι ώστε να διατηρείται η υγεία και η γνωστική λειτουργία.
Τώρα, οι επιστήμονες που εκτείνονται σε δύο ιδρύματα - το Champalimaud Center for the Unknown (CCU) στη Λισαβόνα της Πορτογαλίας και το University College London (UCL) στο Ηνωμένο Βασίλειο - έχουν εξερευνήσει βαθύτερα και διαπίστωσαν ότι η σεροτονίνη συμμετέχει επίσης σε μαθησιακές διαδικασίες.
Πιο συγκεκριμένα, φαίνεται να συμβάλλει στην ταχύτητα με την οποία μαθαίνουμε νέες πληροφορίες, όπως εξηγούν οι ερευνητές σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε τώρα στο περιοδικό Επικοινωνία φύσης.
Η μελέτη, που διεξήχθη σε μοντέλο ποντικού, εξέτασε πόσο γρήγορα τα ζώα θα μπορούσαν να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά τους σε μια δεδομένη κατάσταση. Η σεροτονίνη φάνηκε να παίζει ρόλο σε αυτήν τη διαδικασία.
«Η μελέτη διαπίστωσε ότι η σεροτονίνη ενισχύει την ταχύτητα της μάθησης», εξηγεί ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Zachary Mainen, από την CCU.
«Όταν οι νευρώνες σεροτονίνης ενεργοποιήθηκαν τεχνητά, χρησιμοποιώντας φως, έκανε τα ποντίκια πιο γρήγορα να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά τους σε μια κατάσταση που απαιτούσε τέτοια ευελιξία», προσθέτει.
«Δηλαδή, έδωσαν μεγαλύτερο βάρος στις νέες πληροφορίες και ως εκ τούτου άλλαξαν γνώμη πιο γρήγορα όταν αυτοί οι νευρώνες ήταν ενεργοί».
Zachary Mainen
Δύο στρατηγικές μάθησης
Προκειμένου να μελετήσουν τις διαδικασίες και την ταχύτητα εκμάθησης των ζώων, οι ερευνητές εξέθεσαν τα ποντίκια σε μια μαθησιακή εργασία, στην οποία ο στόχος ήταν να βρουν νερό.
«Τα ζώα τοποθετήθηκαν σε ένα θάλαμο όπου έπρεπε να σπρώξουν είτε ένα διανομέα νερού στην αριστερή τους πλευρά είτε ένα στα δεξιά τους - το οποίο, με κάποια πιθανότητα, τότε θα διανέμει νερό ή όχι», λέει η συγγραφέας της μελέτης Madalena Fonseca, το CCU, εξηγώντας το πρότυπο πειράματος.
Τα ποντίκια συνέχισαν να προσπαθούν να πάρουν νερό από τα μηχανήματα και έμαθαν πώς ήταν πιο πιθανό να το βρουν με βάση τη δοκιμή και το λάθος. Όμως, η ομάδα παρατήρησε, πόσο καιρό τα ζώα περίμεναν μεταξύ των προσπαθειών τείνουν να ποικίλλουν.
Μερικές φορές, τα ζώα έκαναν μια άλλη προσπάθεια να πάρουν νερό αμέσως μετά την προσπάθειά τους και μερικές φορές περίμεναν περισσότερο πριν από μια άλλη δοκιμή.
Οι επιστήμονες είδαν επίσης ότι τα ποντίκια τείνουν να περιμένουν περισσότερο μεταξύ των προσπαθειών στην αρχή και στο τέλος μιας πειραματικής συνεδρίας μιας ημέρας.
Αυτό οδήγησε τους ερευνητές να υποθέσουν ότι, κατά την έναρξη μιας συνεδρίας, τα ζώα μπορεί να εξακολουθούν να είναι αρκετά αποσπάσματα της προσοχής και να μην ενδιαφέρονται για την υπό εξέταση εργασία, «ίσως ελπίζοντας να βγουν από τον πειραματικό θάλαμο», όπως γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης.
Και πάλι, στο τέλος μιας συνεδρίας, τα ποντίκια μπορεί να μην έχουν κίνητρο να συνεχίσουν να ψάχνουν νερό γιατί, τότε, ίσως είχαν ήδη γεμίσει.
Η μεταβλητότητα που παρατηρήθηκε έτσι οδήγησε τελικά την ομάδα να καταλάβει πώς η σεροτονίνη μπορεί να επηρεάσει τη μάθηση και τη λήψη αποφάσεων.
Ανάλογα με τον χρόνο αναμονής που προτιμούν τα ποντίκια μεταξύ των προσπαθειών τους να βρουν νερό, χρησιμοποίησαν επίσης ένα από δύο είδη στρατηγικών προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την πιθανότητα επιτυχίας στις δοκιμές τους.
Μνήμη εργασίας έναντι μακροχρόνιας μνήμης
Με σύντομα χρονικά διαστήματα αναμονής μεταξύ των προσπαθειών των ζώων, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι τα ποντίκια τείνουν να βασίζουν τη στρατηγική τους στο αποτέλεσμα - επιτυχημένο ή ανεπιτυχές - της προηγούμενης δοκιμής.
Δηλαδή, εάν τα ποντίκια είχαν μόλις πετύχει να ανακτήσουν νερό από έναν διανομέα, θα δοκιμάσουν το ίδιο ξανά. Εάν αυτό απέτυχε τώρα, τότε θα προχωρούσαν στον άλλο διανομέα. Αυτή η προσέγγιση αναφέρεται ως στρατηγική «νίκη-διαμονή-χάσιμο-διακόπτης».
Στην περίπτωση μεγαλύτερων διαστημάτων αναμονής μεταξύ δοκιμών, τα ποντίκια είχαν περισσότερες πιθανότητες να κάνουν μια επιλογή βάσει των συσσωρευμένων εμπειριών του παρελθόντος.
Αυτό σημαίνει, εξηγούν οι ερευνητές, ότι στην πρώτη περίπτωση, τα ποντίκια χρησιμοποίησαν τη μνήμη εργασίας τους ή τον τύπο της βραχυπρόθεσμης μνήμης που οδηγεί σε προσαρμοστική λήψη αποφάσεων με βάση την άμεση εμπειρία.
Στην τελευταία περίπτωση, ωστόσο, τα ζώα χρησιμοποίησαν τη μακροχρόνια μνήμη τους, αποκτώντας πρόσβαση σε ήδη αποθηκευμένες γνώσεις που είχαν χτιστεί με την πάροδο του χρόνου.
Η σεροτονίνη κάνει τη μάθηση πιο αποτελεσματική
Χρησιμοποιώντας την οπτογενετική - μια τεχνική που χρησιμοποιεί φως για να χειριστεί μόρια σε ζωντανά κύτταρα - οι ερευνητές της CCU διέγειραν τα κύτταρα που παράγουν σεροτονίνη στον εγκέφαλο των ποντικών για να δουν πόσο αυξημένα επίπεδα αυτού του νευροδιαβιβαστή μπορεί να επηρεάσουν τη συμπεριφορά των ζώων στη μαθησιακή εργασία.
Όταν ανέλυσαν τα συσσωρευμένα δεδομένα, λαμβάνοντας υπόψη τα χρονικά διαστήματα αναμονής μεταξύ των δοκιμών των ποντικών, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα υψηλότερα επίπεδα σεροτονίνης ενίσχυαν πόσο αποτελεσματικά τα ζώα έμαθαν από προηγούμενες εμπειρίες. Ωστόσο, αυτό ισχύει μόνο για επιλογές που γίνονται μετά από μεγαλύτερα διαστήματα αναμονής
«Η σεροτονίνη βελτιώνει πάντα τη μάθηση από την ανταμοιβή, αλλά αυτό το αποτέλεσμα είναι εμφανές μόνο σε ένα υποσύνολο των επιλογών των ζώων», σημειώνει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Masayoshi Murakami, της CCU.
«Στις περισσότερες δοκιμές», προσθέτει ο ερευνητής της UCL, Kiyohito Iigaya, «η επιλογή καθοδηγείται από ένα« γρήγορο σύστημα », όπου τα ζώα ακολούθησαν μια στρατηγική win-stay-lost-switch. Αλλά σε έναν μικρό αριθμό δοκιμών, διαπιστώσαμε ότι αυτή η απλή στρατηγική δεν εξηγούσε καθόλου τις επιλογές των ζώων. "
«Σε αυτές τις δοκιμές», λέει, «βρήκαμε ότι τα ζώα ακολούθησαν το« αργό τους σύστημα », στο οποίο ήταν το ιστορικό ανταμοιβής για πολλές δοκιμές, και όχι μόνο τις πιο πρόσφατες δοκιμές, που επηρέασαν τις επιλογές τους».
«Επιπλέον,» προσθέτει ο Iigaya, «η σεροτονίνη επηρέασε μόνο αυτές τις τελευταίες επιλογές, στις οποίες το ζώο ακολουθούσε το αργό σύστημα».
Συνδέεται με τη διάθεση και τη συμπεριφορά
Οι συγγραφείς πιστεύουν επίσης ότι τα ευρήματα μπορεί να εξηγήσουν γιατί οι επιλεκτικοί αναστολείς επαναπρόσληψης σεροτονίνης (SSRIs) - ένας τύπος φαρμάκου που ενισχύει τα επίπεδα σεροτονίνης και που χρησιμοποιείται στη θεραπεία της κατάθλιψης - είναι πιο αποτελεσματικοί όταν χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με γνωστική συμπεριφορική θεραπεία (CBT).
Ενώ τα SSRI αντιμετωπίζουν την κατάθλιψη αντιμετωπίζοντας τις χημικές ανισορροπίες στον εγκέφαλο, ο στόχος της CBT είναι να αλλάξει τις συμπεριφορικές αποκρίσεις για να βελτιώσει τα συμπτώματα της κατάθλιψης.
«Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η σεροτονίνη ενισχύει την πλαστικότητα του εγκεφάλου επηρεάζοντας το ρυθμό μάθησης», γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης στο συμπέρασμα στο δημοσιευμένο έγγραφο τους.
Προσθέτουν, "Αυτό αντηχεί, για παράδειγμα, με το γεγονός ότι η θεραπεία με SSRI μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική όταν συνδυάζεται με τη λεγόμενη γνωστική συμπεριφορική θεραπεία, η οποία ενθαρρύνει τη διακοπή των συνηθειών σε ασθενείς."
