Cercetările arată cum memoria și recompensa se combină în creier pentru a influența comportamentul
O nouă cercetare realizată la Universitatea Maryland, Baltimore County (UMBC) dezvăluie modul în care două părți diferite ale centrului de memorie din creier colaborează într-o regiune cheie asociată cu recompensa pentru a ajuta șoarecii – și probabil și oamenii – să combine amintirile locurilor și contextelor cu motivația de a urmări recompense.
Aceste descoperiri oferă o nouă perspectivă asupra modului în care creierul integrează informațiile despre „unde” și „ce este plăcut” pentru a ghida deciziile zilnice, cum ar fi mersul la un restaurant preferat pentru a se întâlni cu prietenii sau căutarea unor experiențe plăcute. Studiul, publicat în Journal of Neuroscience, arată că informațiile provenite din hippocampul dorsal și ventral converg pe aceleași neuroni individuali într-o altă regiune a creierului, nucleul accumbens, unde interacționează în moduri care amplifică efectele fiecărei căi.
Conexiunea dintre hippocamp și nucleul accumbens reprezintă locul în care harta creierului referitoare la direcția de urmat se întâlnește cu un sentiment de motivație pentru a merge acolo.
De-a lungul anilor, oamenii de știință au considerat conexiunile dintre hippocampul dorsal, asociat mai mult cu memoria spațială și navigarea, și hippocampul ventral, legat mai puternic de emoții și motivație, ca fiind în mare parte separate. Această lucrare contestă această înțelegere.
„Un neuron individual poate primi informații din diferite regiuni ale creierului, iar înțelegerea modului în care le integrează este crucială pentru a înțelege ce determină acțiunile orientate către scop”, afirmă LeGates.
Deși studiul actual se concentrează pe celule individuale, implicațiile sunt mult mai extinse. O mai bună înțelegere a modului în care aceste circuite legate de recompensă procesează și combină informațiile ar putea oferi lămuriri asupra condițiilor în care motivația este perturbată, cum ar fi depresia, dependența sau tulburările de anxietate.
O privire detaliată asupra convergenței
Echipa de cercetare a utilizat metode avansate, inclusiv stimularea cu lumină a unor căi specifice (o tehnică numită optogenetică), înregistrări precise ale activității electrice din neuroni și imagini detaliate la microscop pentru a identifica un grup de neuroni dintr-o parte specifică a accumbensului care primește input direct atât de la hippocampul dorsal, cât și de la hippocampul ventral.
Este important de menționat că sinapsele implicate în aceste două căi se află foarte aproape una de alta – adesea la câțiva microni (mii de milimetri) – pe aceleași ramuri ale dendriților neuronilor, care seamănă cu rădăcinile copacului. Această apropiere le permite să se influențeze reciproc rapid. Echipa a descoperit că atunci când ambele intrări sunt active simultan, ele generează un răspuns combinat mai puternic decât oricare dintre ele singură.
Cercetătorii au colaborat cu Tagide de Carvalho pentru a obține imagini de înaltă rezoluție care să confirme aceste parteneriate strânse. Software-ul actualizat de la facilitățile UMBC a permis echipei să capteze secțiuni digitale ultra-subțiri (de 0,2 microni) și să creeze reconstrucții 3D ale ramurilor neuronale, demonstrând clar apropierea sinapselor care le-ar permite să interacționeze.
Studiul a fost condus de Ashley Copenhaver, care a realizat o parte semnificativă din munca practică în înregistrări și imagini, mentorând în același timp studenții la nivel de licență.
„Una dintre cele mai interesante părți ale acestui proiect tehnic provocator a fost realizarea de optogenetică dual-color în timpul electrofiziologiei – literalmente am iluminat țesutul cerebral cu raze mici de lumină roșie și albastră, activând neuronii din hippocampul dorsal sau ventral, pentru a putea înregistra răspunsurile electrice în neuronii din nucleul accumbens. A fost magic,” spune Copenhaver. „Dincolo de plăcerea de a folosi tehnica, consider că am identificat mecanisme critice și fundamentale de integrare a semnalelor în creier. Sunt extrem de încântată să văd unde ne va duce această cercetare în continuare.”
De la celule la comportament
Înțelegerea modului în care un neuron individual gestionează semnalele din diferite zone ale creierului este esențială pentru a înțelege comportamentele complexe, afirmă LeGates. Se pare că semnalele din hippocampul dorsal și ventral „converg mai mult decât am apreciat anterior, ceea ce ar putea schimba modul în care oamenii abordează întrebările despre motivație și învățare,” adaugă ea.
Această tipologie de convergență îi ajută probabil pe animale să formeze asocieri între rezultatele recompensatoare și mediile în care acestea au loc – o capacitate esențială pentru supraviețuire. O convergență similară a fost observată în alte zone ale creierului implicate în învățarea emoțională, spune LeGates, sugerând că creierul ar putea utiliza această strategie pe scară largă pentru a lega un anumit context de sentiment și acțiune.
Laboratorul lui LeGates își extinde deja cercetările pe baza acestei lucrări, explorând modul în care stresul și substanțele precum alimentele, medicamentele și drogurile ilegale afectează aceste conexiuni, cu scopul pe termen lung de a dezvolta tratamente mai bine direcționate pentru diverse afecțiuni de sănătate mintală. În viitorul apropiat, echipa speră să înregistreze activitatea acestor neuroni special conectați în timpul comportamentelor reale pentru a lega direct noua interacțiune descoperită între hippocampul ventral și dorsal de acțiuni.
Prin descoperirea acestui strat ascuns de cooperare între căile hippocampale, laboratorul lui LeGates a avansat înțelegerea noastră despre modul în care creierul îmbină memoria și motivația – un proces fundamental care modelează deciziile ce influențează viața de zi cu zi.
