نتایج غیرمنتظره موجب فعالیت نورون‌ها شد
موشها نحوه تصمیم‌گیری مغز انسان را یاد گرفتند!
محققان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) موشها را غافلگیر کردند تا بفهمند انسان‌ها چگونه درباره اتخاذ تصمیم‌های پرخطر را فکر می‌کنند.
محققان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) موشها را غافلگیر کردند تا بفهمند انسان‌ها چگونه درباره اتخاذ تصمیم‌های پرخطر را فکر می‌کنند.
تصمیمات، فوق‌العاده مهم هستند، چه انسان باشید، چه یک موش! دانشمندان علوم اعصاب همواره در تلاش هستند تا دریابند مغز ما چگونه تصمیم‌گیری می‌کند و اکنون با یک آزمایش روی موشها، کمی به درک این فرآیند پیچیده نزدیک‌تر شده‌اند.
محققان در مطالعه‌ای که به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است، از تصویربرداری عصبی برای مشاهده نورون‌های موشها در هنگام انتخابی که برای آنها گاهی منجر به یک پاداش کوچک و گاهی اوقات به یک مجازات کوچکی می‌شد، استفاده کردند.
محققان انتظار داشتند وقتی موشها چیز خوب یا بدی را تجربه می‌کنند، نورون‌هایشان فعال شود، اما این اتفاق نیفتاد. در عوض، این نورون‌ها توسط موارد غیرمنتظره و غافلگیرانه فعال شدند.
"برنارد بلوم" که یک عصب شناس و یکی از نویسندگان این مطالعه است، می‌گوید: بسیاری از این فعالیت مغز با نتایجی که بر اثر شگفت زده شدن و غافلگیر شدن ایجاد می‌شود، تحریک می‌شود، زیرا اگر نتیجه‌ای مورد انتظار باشد، چیزی برای آموختن وجود ندارد. آنچه ما می‌بینیم این است که یک رمزگذاری قوی وجود دارد که هم بر اثر پاداش‌های غیرمنتظره و هم بر اثر نتایج منفی غیرمنتظره فعال می‌شود.
محققان با گیج کردن برخی از موش‌های تشنه شروع کردند. مغز ما و مغز تقریباً هر گونه جانوری دیگر، دائماً در حال تصمیم‌گیری است. آیا من این خوراکی را بخورم؟ کدام مسیر را بروم؟ آیا خطر کردن، ارزش پاداش بالقوه را دارد؟ ما معمولاً این تصمیمات را بر اساس آنچه فکر می‌کنیم نتیجه آنها باشد، می‌گیریم. این پیش‌بینی‌ها نیز به نوبه خود، معمولاً بر اساس تجربیات گذشته ما است. تحقیقات زیادی نشان داده است که بسیاری از این پردازش‌ها در اعماق مغز، در ناحیه‌ای به نام "جسم مخطط" انجام می‌شود. اما فقط دانستن اینکه در کجای مغز اتفاق می‌افتد، موجب درک نحوه عملکرد آن نمی‌شود.
"جسم مخطط"(corpus striatum) یا "استریاتوم" یا "نئواستریاتوم" یکی از بخش‌های زیرقشری "مغز جلویی" است. این ناحیه، ورودی اصلی از "عقده‌های قاعده‌ای" است. خود جسم مخطط ورودی‌ها را از قشر مغز دریافت می‌کند. در نخستی‌سانان(از جمله انسان)، یک نوار ماده سفید به نام کپسول داخلی، جسم مخطط را به دو بخش پوسته و هسته دم‌دار تقسیم می‌کند. جسم مخطط از انواع مختلفی از نورون‌ها مانند نورون‌های گابارژیک و کولینرژیک تشکیل شده است.
محققان این مطالعه جدید می‌خواستند بفهمند نورون‌های جسم مخطط چگونه از تجربیات گذشته درس می‌گیرند. آنها این کار را با ارائه یک چرخ اسباب بازی به موشها انجام دادند که می‌توانست در جهت عقربه‌های ساعت یا خلاف جهت عقربه‌های ساعت بچرخد. این آزمایش همچنین شامل چند لوله بود که یکی از آنها به موشها مقداری آب می‌داد(تقریباً یک هفته قبل از آزمایش هر روز فقط یک میلی‌لیتر آب به آنها داده شد و دیگری هوای کوچک و ناخوشایندی را وارد بدنشان می‌کرد.
یک بوق کوتاه به موشها اطلاع می‌داد که آزمایش شروع شده است. آنها چند ثانیه فرصت داشتند تا چرخ را در یک جهت بچرخانند و جهت درستی برای رسیدن به آب وجود نداشت. گاهی اوقات، چرخاندن چرخ به صورت ساعت‌گرد شانس بیشتری(۸۰ درصد) برای رسیدن به پاداش(آب) داشت و در مواقع دیگر برعکس بود. هر موش صدها بار این آزمایش را انجام داد و احتمالات رسیدن به پاداش به صورت دوره‌ای تغییر می‌کرد.
هدف آزمایش این نبود که به موشها چیزی آموخته شود. محققان می‌خواستند موشها انتظارات خود را شکل دهند و تجربه کسب کنند تا محققان بتوانند نحوه واکنش مغز این جوندگان را به مجازات‌ها و پاداش‌ها مشاهده کنند.
نتایج غیرمنتظره موجب فعالیت نورون‌ها شد
محققان تصور می‌کردند نورون‌هایی که به آنها نگاه می‌کنند، زمانی که موشها به آب می‌رسیدند و همچنین زمانی که مجبور بودند یک اسپری هوا را تحمل کنند، الگوهای مشخصی را نشان دهند.
اما این چیزی نبود که محققان شاهد آن بودند. نورون‌ها در واقع زمانی فعال می‌شدند که قوانین و نتایج این بازی، تغییر می‌کرد. مانند زمانی که چرخاندن چرخ به چپ ناگهان به جای پاداش منجر به تنبیه می‌شد.
به همین دلیل است که محققان این الگوهای فعالیت نورون را "سیگنال‌های خطا" نامیدند. به نظر می‌رسد که این روش مغز برای بیان اینست که این مدل جهانی(شامل مجموعه‌ای از انتظارات برای رابطه بین یک عمل و نتیجه آن)، اشتباه است و نیاز به تجدید نظر دارد.
محققان فکر می‌کنند فعالیت در این نورون‌ها به ثبت این واقعیت کمک می‌کند که پیش‌بینی، نادرست بوده و یادگیری را جرقه می‌زند. به نظر می‌رسد این داده‌ها سایر نواحی مغز را در مورد آنچه در حال وقوع است نیز آگاه می‌کنند. احتمالاً این اطلاعات به موشها کمک می‌کند تا در آینده تصمیمات بهتری بگیرند.
"بلوم" می‌گوید: تصمیم به انجام یا عدم انجام یک عمل که اساساً مستلزم ادغام چندین نتیجه است، احتمالاً در اعماق مغز اتفاق می‌افتد.
محققان می‌گویند کارشان می‌تواند به درمان‌های رفتاری برای افرادی منجر شود که با بسیاری از شرایط عصبی و روان‌شناختی مانند اضطراب، افسردگی، اختلال وسواس فکری-عملی(OCD) و اختلال استرسی پس از آسیب روانی(PTSD) که بر تصمیم‌گیری تأثیر می‌گذارند، زندگی می‌کنند.
در چکیده این مطالعه آمده است: یادگیری در مورد نتایج مثبت و منفی اقدامات برای بقا بسیار مهم است و توسط مدارهای حفاظت شده از جمله "جسم مخطط" پشتیبانی می‌شود. چگونگی شکل‌گیری ارتباط بین کنش‌ها و پیامدها به طور کامل درک نشده است، به ویژه زمانی که پیامدها دارای ویژگی‌های مثبت و منفی باشند.
ما یک آزمایش جدید طراحی کردیم که موشها را ملزم می‌کرد تا در عین به حداقل رساندن مجازات‌ها، رسیدن به پاداش را به حداکثر برسانند. ما با تصویربرداری، فعالیت نورون‌های جسم مخطط موشها را بررسی کردیم و دریافتیم که پیوندهای کنش-نتیجه برای پاداش و مجازات به طور موازی در جمعیت‌هایی از نورون‌ها که تا حدی همپوشانی دارند، کدگذاری شده است.