تبدیل رفتار انگیزشی به رفتار هدفمند
آیا انگیزه به رفتار هدفمند تبدیل می شود؟ گرسنگی می‌تواند یک حالت انگیزشی ایجاد کند که حیوان را به جستجوی موفقیت‌آمیز یک هدف سوق می‌دهد: جست‌وجوی غذا و یافتن غذا.
در یک مطالعه بسیار جدید منتشر شده در دانشگاه آلاباما در بیرمنگام و موسسه ملی سلامت روان (NIMH) توضیح می‌دهند که چگونه دو زیرجمعیت عصبی اصلی در بخشی از تالاموس مغز به نام هسته پارابطنی در تنظیم “تعقیب هدف” مشارکت می‌کنند. این تحقیق، بینشی در مورد مکانیسم هایی ارائه می دهد که توسط آن مغز حالت های انگیزشی را برای شکل دادن به اقدامات گوناگون ردیابی می کند.
برای این مطالعه، ابتدا موش‌ها باید با رفتاری شبیه به جستجوی غذا آموزش داده می‌شدند. با استفاده از یک محفظه راهرو مانند که دارای یک منطقه ماشه در یک انتها و یک منطقه پاداش در انتهای دیگر، بیش از 4 فوت فاصله بود.
شرح آزمایش
موش ها یاد گرفتند که برای دو ثانیه در یک منطقه ماشه منتظر بمانند. تا زمانی که یک بوق باعث شروع کار رفتار جستجوگری آنها شود. سپس یک موش می‌تواند با سرعت به سمت منطقه پاداش حرکت کند تا یک جرعه کوچک از Ensure با طعم توت فرنگی دریافت کند. برای خاتمه آزمایش، موش ها باید منطقه پاداش را ترک کرده و به منطقه ماشه بازگردند تا منتظر یک بوق دیگر باشند. موش ها به سرعت یاد گرفتند و به شدت درگیر شدند، همانطور که با تکمیل حجم زیادی از آزمایشات در طول آموزش نشان داده شد.
سپس محققان از فتومتری نوری و حسگر کلسیم GCaMP برای نظارت مستمر بر فعالیت دو زیرجمعیت عصبی اصلی هسته زیر بطنی یا PVT در طول رویکرد پاداش از ناحیه ماشه به منطقه پاداش و در طول پایان آزمایش از منطقه پاداش استفاده کردند. پس از چشیدن طعم غذاهایی با طعم توت فرنگی به منطقه ماشه بازگردند. این آزمایش‌ها شامل وارد کردن یک فیبر نوری در مغز دقیقاً در مورد PVT برای اندازه‌گیری آزادسازی کلسیم، سیگنالی از فعالیت عصبی است.
تالاموس و رفتار انگیزشی
دو زیرجمعیت در هسته زیر بطنی با حضور یا عدم وجود گیرنده دوپامین D2 شناسایی می شوند که به عنوان PVT ذکر شده است.D2(+) یا PVTD2(-)، به ترتیب. دوپامین یک انتقال دهنده عصبی است که به نورون ها اجازه می دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
“ما آن PVT را کشف کردیمD2(+) و PVTD2(-) دکتر سوفیا بیس، استادیار دپارتمان نوروبیولوژی UAB و نویسنده همکار این مطالعه، گفت: «نرون‌ها به ترتیب اجرا و خاتمه، اقدامات هدفگرا را رمزگذاری می‌کنند. علاوه بر این، فعالیت در PVTD2(+) جمعیت عصبی منعکس کننده پارامترهای انگیزشی مانند قدرت و سیری است.”
به طور خاص، PVTD2(+) نورون‌ها در طول رویکرد پاداش فعالیت افزایش یافته و در پایان کارآزمایی فعالیت کاهش یافته‌اند. برعکس، PVTD2(-) نورون‌ها در طول رویکرد پاداش فعالیت کاهش یافته و در طول پایان کارآزمایی افزایش فعالیت داشتند.
دکتر بیس گفت: «این دستاورد جدید است. زیرا مردم نمی‌دانستند که در نورون‌های PVT تنوع وجود دارد. برخلاف دهه‌ها تصور مبنی بر همگن بودن PVT، ما دریافتیم که اگرچه سلول‌های یکسانی هستند (هر دو یک انتقال‌دهنده عصبی، گلوتامات را آزاد می‌کنند)، PVTD2(+) و PVTD2(-) نورون ها کارهای بسیار متفاوتی انجام می دهند. علاوه بر این، یافته‌های مطالعه ما بسیار مهم هستند زیرا به تفسیر یافته‌های متناقض و گیج‌کننده در ادبیات مربوط به عملکرد PVT کمک می‌کنند.
نقش تالاموس در رفتار هدفگرا
برای مدت طولانی، مناطق تالاموس مانند PVT فقط یک ایستگاه رله در مغز در نظر گرفته شده بود. بیس می‌گوید که اکنون محققان متوجه شده‌اند که PVT در عوض اطلاعات را پردازش می‌کند و نیازهای مشتق شده از هیپوتالاموس را به سیگنال‌های انگیزشی از طریق پیش‌بینی آکسون‌ها – از جمله PVT ترجمه می‌کند. آکسونD2(+) و PVTD2(-) به هسته اکومبنس یا NAcمیرود. NAc نقش مهمی در یادگیری و اجرای رفتارهای هدف گرا دارد. (آکسون یک امتداد کابل مانند طولانی از بدن سلول عصبی است که سیگنال نورون را به نورون دیگری منتقل می کند.)
محققان نشان دادند که این تغییرات در فعالیت نورون در PVT با اندازه‌گیری فعالیت عصبی با فیبر نوری در جایی که پایانه‌های آکسون‌های PVT به نورون‌های NAc می‌رسند، به NAc منتقل می‌شوند. پویایی فعالیت در پایانه های PVT-NAc تا حد زیادی منعکس کننده پویایی فعالیتی است که محققان در نورون های PVT مشاهده کردند:
- یعنی افزایش سیگنال فعالیت نورون PVT.D2(+) در طول رویکرد پاداش
- و افزایش فعالیت نورون PVTD2(-) در طول خاتمه آزمایشی
در مجموع، دکتر بیس گفت: نورون ها از طریق پایانه های مربوطه به NAc منتقل می شوند.
تاثیر سطح گرسنگی بر انگیزه رفتاری
در طول هر جلسه ضبط موش، محققان 8 تا 10 نمونه داده در ثانیه را ثبت کردند که در نتیجه یک مجموعه داده بسیار بزرگ ایجاد شد. علاوه بر این، این نوع ضبط‌ها در معرض بسیاری از متغیرهای مخدوش‌کننده بالقوه هستند. به این ترتیب، تجزیه و تحلیل این داده‌ها یکی دیگر از جنبه‌های جدید این مطالعه بود، از طریق استفاده از یک چارچوب آماری جدید و قوی مبتنی بر مدل‌سازی ترکیبی خطی عملکردی که هم تغییرپذیری ضبط‌ها را در نظر می‌گیرد و هم می‌تواند روابط بین تغییرات نورسنجی را بررسی کند. سیگنال‌ها در طول زمان و متغیرهای مختلف وظیفه پاداش، مانند سرعت انجام آزمایش توسط موش‌ها، یا اینکه سطح گرسنگی حیوانات چگونه می‌تواند بر سیگنال تأثیر بگذارد.
ارتباط انگیزه و عملکرد
یکی از نمونه‌هایی از اینکه چگونه محققان انگیزه را با عملکرد کار مرتبط کردند، تفکیک زمان‌های آزمایشی به گروه‌های “سریع”، دو تا سه ثانیه تا منطقه پاداش از منطقه ماشه، و گروه‌های “آهسته”، 9 تا 11 ثانیه تا منطقه پاداش بود.
“تحلیل های ما نشان داد که رویکرد پاداش با رمپ های سیگنال کلسیم بالاتر در PVT مرتبط است.دکتربیس گفت: « ما یک همبستگی بین سیگنال و پارامترهای تأخیر و سرعت پیدا کردیم. نکته مهم، عدم تغییر در PVT خلفیD2(+) فعالیت نورون‌ها زمانی مشاهده شد که موش‌ها درگیر این کار نبودند، مانند مواردی که موش‌ها در اطراف محوطه پرسه می‌زدند اما به طور فعال آزمایش‌ها را انجام نمی‌دادند. در مجموع، یافته های ما نشان می دهد که PVT خلفیD2(+) فعالیت نورون در طول پاداش جویی افزایش می یابد و با انگیزه شکل می گیرد.
عوامل مرتبط با کمبود انگیزه
کمبود انگیزه با شرایط روانپزشکی مانند سوء مصرف مواد، پرخوری و ناتوانی در احساس لذت در افسردگی مرتبط است. درک عمیق‌تر از اساس عصبی رفتار با انگیزه ممکن است مسیرهای عصبی خاص درگیر در انگیزش و نحوه تعامل آنها را نشان دهد. این می تواند به اهداف درمانی جدید برای بازگرداندن فرآیندهای انگیزشی سالم در بیماران منجر شود.
نویسندگان مشترک با Beas در این مطالعه، “رمزگذاری غیرقابل تفکیک رفتار انگیزشی توسط پیش بینی های موازی تالامو- مخطط”، Isbah Khan، Claire Gao، Gabriel Loewinger، Emma Macdonald، Alison Bashford، Shakira Rodriguez-Gonzalez، Francisco Pereira و Mario Penzo هستند. NIMH، بتسدا، مریلند. بیس قبل از انتقال به UAB در سال گذشته، یک دانشجوی فوق دکترا در NIMH بود.
جایزه مؤسسه ملی بهداشت K99/R00 MH126429. جایزه محقق جوان NARSAD توسط بنیاد تحقیقات مغز و رفتار. و جایزه برنامه تحقیقاتی درون دانشگاهی NIMH 1ZIAMH002950، حمایت شد.