Serotoniin suurendab õppimist, mitte ainult meeleolu
Neurotransmitter serotoniin on seotud meeleolu kontrollimisega, kuigi see aitab reguleerida ka mitmesuguseid muid funktsioone, nagu uni ja seksuaalne soov. Uued uuringud on paljastanud serotoniini teise rolli: õppekiiruse suurendamine.
Kuigi serotoniini taseme varieerumine on seotud meeleoluhäiretega nagu depressioon, ei tea me ikkagi nii palju kõigi neurotransmitteri rollide kohta.
Mõni varasem uurimustöö on seda seostanud mälu ja neuroplastilisusega või aju võimega kogu inimese elu jooksul pidevalt kohaneda, et säilitada tervist ja kognitiivseid funktsioone.
Nüüd on teadlased, kes hõlmavad kahte asutust - Champalimaudi tundmatute teaduskeskust (CCU) Lissabonis (Portugal) ja Londoni Ülikooli kolledžit (UCL) Ühendkuningriigis - süvenenud ja leidnud, et ka serotoniin on seotud õppeprotsessidega.
Täpsemalt näib see aitavat kaasa uue teabe õppimise kiirusele, nagu selgitavad teadlased ajakirjas nüüd avaldatud artiklis Looduskommunikatsioon.
Hiiremudelis läbi viidud uuringus testiti, kui kiiresti loomad suudaksid oma käitumist antud olukorraga kohandada. Tundus, et serotoniin mängib selles protsessis rolli.
"Uuringust selgus, et serotoniin suurendab õppimise kiirust," selgitab uuringu kaasautor Zachary Mainen CCU-st.
"Kui serotoniini neuronid aktiveeriti kunstlikult, valguse abil, muutis see hiired oma käitumist kiiremini kohanema olukorras, mis nõudis sellist paindlikkust," lisab ta.
"See tähendab, et nad omistasid uuele teabele rohkem kaalu ja muutsid seetõttu oma meelt kiiremini, kui need neuronid olid aktiivsed."
Zachary Mainen
Kaks õppimisstrateegiat
Loomade õppeprotsesside ja kiiruse uurimiseks paljastasid teadlased hiirtel õppeülesande, mille eesmärk oli leida vett.
"Loomad paigutati kambrisse, kus nad pidid torkama kas veedosaatorit vasakule või paremale - mis teatud tõenäosusega siis vett välja andis või mitte," ütleb uuringu autor Madalena Fonseca CCU, selgitades katse malli.
Hiired üritasid dosaatoritest vett saada ja nad said teada, kuidas nad katse-eksituse meetodil suurema tõenäosusega selle leidsid. Kuid meeskond täheldas, et kui kaua loomad katsete vahel ootasid, kippus see varieeruma.
Mõnikord proovisid loomad pärast proovimist uuesti vett saada ja mõnikord ootasid nad enne uut katset.
Teadlased nägid ka, et hiired kippusid katsete vahel päeva alguses katse alguses ja lõpus kauem ootama.
See viis teadlased hüpoteesini, et seansi alguses võivad loomad olla siiski üsna häiritud ja huvitatud antud ülesandest, "võib-olla lootes eksperimentaalkambrist välja tulla", nagu kirjutavad uuringu autorid.
Veelkord, seansi lõpus võib hiirtel puududa motivatsioon vee otsimise jätkamiseks, sest selleks ajaks võivad nad juba täis olla.
Nii täheldatud varieeruvus viis meeskonna lõpuks arusaama, kuidas serotoniin võib õppimist ja otsuste tegemist mõjutada.
Sõltuvalt ooteajast, mida hiired vee leidmise katsete vahel eelistavad, kasutasid nad ka ühte kahest strateegiast, et maksimeerida katsete edukuse tõenäosust.
Töömälu vs pikaajaline mälu
Lühikese ooteajaga loomade katsete vahel märkasid teadlased, et hiired kaldusid oma strateegias lähtuma eelmise katse tulemusest - kas edukast või ebaõnnestunust.
See tähendab, et kui hiirtel oleks just õnnestunud ühest dosaatorist vett hankida, prooviksid nad uuesti sama. Kui see nüüd ebaõnnestub, liiguvad nad teise dosaatori juurde. Sellele lähenemisviisile viidatakse kui „võita-jää-kaota-lülita“ strateegiale.
Katsete vaheliste pikemate ooteaegade korral tegid hiired suurema tõenäosusega valiku varasemate kogemuste põhjal.
Teadlaste selgitusel tähendab see seda, et esimesel juhul kasutasid hiired oma töömälu või lühimälu tüüpi, mis viib kohese kogemuse põhjal kohanemisotsuste tegemiseni.
Viimasel juhul kasutasid loomad siiski oma pikaajalist mälu, jõudes ligi juba salvestatud teadmistele, mis olid aja jooksul üles ehitatud.
Serotoniin muudab õppimise tõhusamaks
Optogeneetika abil - tehnika, mis kasutab valgust elusrakkudes olevate molekulide manipuleerimiseks - stimuleerisid CCU teadlased hiirte ajus serotoniini tootvaid rakke, et näha, kuidas selle neurotransmitteri kõrgenenud tase võib mõjutada loomade käitumist õppeülesandes.
Kogunenud andmeid analüüsides, võttes arvesse hiirte katsete vahelisi ooteaegu, jõudsid nad järeldusele, et kõrgem serotoniini tase võimendas seda, kui tõhusalt loomad varasematest kogemustest õppisid. See puudutas aga ainult valikuid, mis tehti pärast pikemaid ooteaegu.
"Serotoniin suurendab alati tasust õppimist, kuid see mõju ilmneb ainult loomade valikute alamhulgal," märgib uuringu kaasautor Masayoshi Murakami CCU-st.
"Enamikul katsetest," lisab UCL-i teadlane Kiyohito Iigaya, "aitas valikut teha" kiire süsteem ", kus loomad järgisid võita-jääda-kaotada-vahetada strateegiat. Kuid väheste katsete käigus leidsime, et see lihtne strateegia ei selgitanud loomade valikuid üldse. "
"Nendel katsetel," ütleb ta, "leidsime selle asemel, et loomad järgisid nende" aeglast süsteemi ", kus nende valikuid mõjutas paljude katsete preemiaajalugu ja mitte ainult kõige uuemad katsed."
"Pealegi," lisab Iigaya, "mõjutas serotoniin ainult neid viimaseid valikuid, kus loom järgis aeglast süsteemi."
Seosed meeleolu ja käitumisega
Autorid usuvad ka, et leiud võivad seletada, miks selektiivsed serotoniini tagasihaarde inhibiitorid (SSRI-d) - ravimitüüp, mis suurendab serotoniini taset ja mida kasutatakse depressiooni ravis - on kõige tõhusamad, kui neid kasutatakse koos kognitiivse käitumisteraapiaga.
Kui SSRI-d tegelevad depressiooniga, lahendades aju keemilise tasakaalustamatuse, on CBT eesmärk muuta käitumuslikke reaktsioone depressiooni sümptomite parandamiseks.
"Meie tulemused näitavad, et serotoniin suurendab [aju] plastilisust, mõjutades õppimiskiirust," kirjutavad uuringu autorid oma avaldatud artikli kokkuvõttes.
Nad lisavad: "See kõlab näiteks asjaoluga, et SSRI-ravi võib olla efektiivsem, kui seda kombineerida nn kognitiivse käitumisteraapiaga, mis soodustab patsientide harjumuste purunemist."
