Badanie wykazało, że mózgi samców robaków mogą aktywować sprzeczne wspomnienia, ale zachowanie zależy od tego, które jest korzystniejsze. Badanie to rzuca światło na sposób, w jaki mózgi ustalają priorytety informacji, oferując wgląd w takie warunki, jak Zespół stresu pourazowego.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z UCL pokazuje, że w mózgu robaka mogą jednocześnie aktywować się dwie sprzeczne wspomnienia, mimo że tylko jedna pamięć ma bezpośredni wpływ na zachowanie zwierzęcia.
W artykule opublikowanym w Aktualna biologiabadacze wykazali, że popęd płciowy zwierzęcia może czasami przeważać nad potrzebą jedzenia przy określaniu zachowania, badając, co się dzieje, gdy robak wyczuwa zapach powiązany zarówno z dobrymi doświadczeniami (krycie się), jak i złymi doświadczeniami (głód).
Naukowcy starali się zrozumieć, w jaki sposób mózg zwierzęcia decyduje, czy coś, co napotyka, jest dobre, czy złe, i jak wpływa to na reakcję zwierzęcia.
Odkryli, że warunkowując samce robaków tak, aby miały zarówno pozytywne, jak i negatywne skojarzenia z zapachem, oba wspomnienia zostaną aktywowane, gdy robak wyczuje zapach, ale tylko jedno będzie miało wpływ na zachowanie zwierzęcia.
Naukowcy twierdzą, że ich odkrycia można dalej badać, aby uzyskać wgląd w schorzenia, w których proces ten przebiega nieprawidłowo, na przykład w przypadku zespołu stresu pourazowego (PTSD), gdzie wspomnienia, które powinny pozostać utajone (uśpione), w dalszym ciągu problematycznie wpływają na zachowania i emocje.
Główna autorka dr Arantza Barrios (UCL Cell & Developmental Biology) powiedziała: „W naszym badaniu przyglądaliśmy się mózgowi samca robaka, aby zrozumieć mechanizmy komórkowe lub molekularne określające, czy dana pamięć wpływa na zachowanie. Ważną częścią procesu uczenia się jest to, że nasze mózgi potrafią przystosować się do nowych informacji i zastąpić poprzednie skojarzenia”.
Współpierwsza autorka, dr Susana Colinas Fischer (UCL Cell & Developmental Biology), dodała: „Rozumiejąc, co myśli bardzo mały robak, jesteśmy w stanie dowiedzieć się więcej o procesach leżących u podstaw naszych bardziej złożonych wzorców myślenia”.
Badanie behawioralnego podejmowania decyzji u robaków
Badanie przeprowadzono z udziałem mężczyzn C. elegancja glisty, a gatunek robaka o długości 1 mm, który jest bardzo powszechnie stosowany jako organizm modelowy w badaniach naukowych. Robakom wydzielał się atrakcyjny dla nich zapach, który według naukowców przypomina zapach pysznego obiadu.
W serii eksperymentów naukowcy zmodyfikowali preferencje robaków co do zapachu i monitorowali ich zachowanie oraz aktywność mózgu.
Instynkt robaków zmierzający do zbliżenia się do zapachu został pokonany przez warunkowanie awersyjne, w którym robaki odczuwały zapach wraz z karą głodu. Następnie badacze starali się zastąpić to wyuczone unikanie dalszym warunkowaniem, w ramach którego zapach był prezentowany wraz z partnerką i pewnymi doświadczeniami seksualnymi, tak że samce robaków wytworzyły nowe pozytywne skojarzenie z zapachem.
Rola mózgu w sprzecznych wspomnieniach
Analiza zidentyfikowała obwód komórek mózgowych, który reprezentuje zarówno pozytywne, jak i negatywne skojarzenia z rzeczami, z którymi zwierzę spotkało się wcześniej, skupiony na konkretnym neuropeptydzie (przekaźniku chemicznym w mózgu), który przechowuje wspomnienia zarówno głodu, jak i skojarzeń związanych z zapachem. .
Naukowcy odkryli, że u robaków uwarunkowanych tak, aby kojarzyły zapach z głodem i kryciem, w mózgu aktywowały się oba wspomnienia. Ale tylko jeden z nich – skojarzenie godowe – nadal powodował, że robak zbliżał się do zapachu.
Naukowcy twierdzą, że wskazuje to, że perspektywa nagrody za krycie przewyższała perspektywę kary głodowej, mimo że oba wspomnienia pozostały nienaruszone – choć robak nie unikał już zapachu, w aktywności mózgu nadal widoczne było negatywne wspomnienie głodu.
Współpierwsza autorka, dr Laura Molina-García (UCL Cell & Developmental Biology) powiedziała: „Odkryliśmy, że nawet u zwierzęcia z bardzo małym mózgiem, takim jak mózg glisty, mogą zostać aktywowane jednocześnie dwie sprzeczne wspomnienia, z jednym zachowaniem wpływającym na pamięć i jednym wspomnieniem pozostającym utajonym.
„Sposób, w jaki mózg zwierzęcia może elastycznie reprezentować coś, co jest częściowo dobre, a częściowo złe, pomaga mu uczyć się i dostosowywać do nowych informacji. Zrozumienie, w jaki sposób niektóre wspomnienia mogą zastąpić inne sprzeczne wspomnienia, mamy nadzieję dostarczyć informacji do badań nad leczeniem nieprawidłowego przystosowania tego procesu, na przykład w przypadku zespołu stresu pourazowego (PTSD).
Odniesienie: „Konflikt podczas uczenia się rekonfiguruje neuronalną reprezentację pozytywnej wartościowości i podejścia do zachowania” Laura Molina-García, Susana Colinas-Fischer, Sergio Benavides-Laconcha, Lucy Lin, Emma Clark, Neythen J. Treloar, Blanca García-Minaur-Ortíz , Milly Butts, Chris P. Barnes i Arantza Barrios, 14 listopada 2024, Aktualna biologia.
DOI: 10.1016/j.cub.2024.10.024
Badania były wspierane przez Royal Society, Wellcome i Leverhulme Trust.
