Дофамин

Исследование показывает новую роль дофамина в обучении и принятии решений.

В новаторском исследовании учёные из Университета Уэйк Форест изучили роль дофамина в обучении мозга человека. Впервые удалось отследить работу этого нейромедиатора в реальном времени в глубинах мозга трёх людей. Исследование показало, что дофамин не только связан с восприятием вознаграждения, но и играет ключевую роль в процессе обучения на основе ошибок.

Доктор Кеннет Т. Кишида, ассоциированный профессор физиологии и фармакологии, отметил: "Ранее было известно о важной роли дофамина в обучении на основе переживаний 'вознаграждения' (и возможно 'наказания') у животных, но мало работ посвящено изучению его действия в человеческом мозге". Это первое исследование, демонстрирующее, как дофамин кодирует вознаграждение и наказание, а также то, что он отражает "оптимальный" сигнал обучения, используемый в современных исследованиях искусственного интеллекта.

Учёные применили метод быстрой циклической вольтамперометрии в сочетании с машинным обучением для измерения уровня дофамина в реальном времени. Исследование проводилось на трёх пациентах во время инвазивной операции – глубокой мозговой стимуляции при лечении существенного тремора.

Участникам предложили сыграть в простую компьютерную игру, где они учились принимать решения, максимизирующие награды и минимизирующие наказания. Игроки получали реальные денежные призы за правильные решения и теряли деньги за ошибки. Уровень дофамина измерялся каждые 100 миллисекунд на каждом этапе игры.

Результаты показали, что дофаминовая система намного сложнее и многоаспектнее, чем предполагалось ранее, играя важную роль как в обработке проигрышей, так и в победах. Кишида сказал: "Мы обнаружили, что дофамин играет роль не только в сигнализации о положительных и отрицательных переживаниях в мозге, но и делает это оптимальным образом при обучении на основе этих исходов".

Исследование подчёркивает ключевую роль дофамина в обучении на основе наших переживаний – как положительных, так и отрицательных, помогая мозгу адаптировать поведение для принятия решений, связанных с положительными результатами. "Дофамин – важная часть сложной системы, которая учит наш мозг и направляет наше поведение," отметил Кишида.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances , может предоставить новые направления в исследованиях для понимания механизмов, лежащих в основе депрессии, зависимости и связанных с ними психиатрических и неврологических расстройств.

Источник

Их активация происходила во время медленного сна

Американские ученые в экспериментах на мышах показали, что дофаминергическая активность вентральной области покрышки во время медленного сна зависит от полученного опыта и усиливается за счет ассоциативного обучения и полученных двигательных навыков. В итоге подобная деятельность мозга способствует консолидации памяти о них и координирует информацию с кортикальными двигательными путями. Исследование опубликовано в Science Advances.

Способность учиться на собственном опыте зависит от консолидации памяти — процесса, который стабилизирует и преобразует неустойчивые нейронные представления о пережитом опыте в прочные воспоминания и знания. Консолидация памяти включает в себя изменения функциональных связей на системном уровне, реактивацию нейронов, синаптические модификации и изменения транскрипции в гиппокампе и коре головного мозга. Эти процессы происходят в основном во время медленного сна.

Центральным нейрофизиологическим механизмом консолидации памяти выступает реактивация нейронов, при которой паттерны возбуждения, проявляющиеся во время бодрствования, воспроизводятся в последующие периоды автономной работы. Недавние данные свидетельствуют о том, что нейромедиаторы — в частности, норадреналин — во время сна регулируют связанные с памятью нейронные колебания и могут влиять на консолидацию памяти. Однако остается неясным, каким образом различные нейромедиаторы способствуют этому процессу.

Поэтому Ада Эбан-Ротшильд (Ada Eban-Rothschild) и его коллеги из Мичиганского университета изучили, как дофаминергическая активность нейронов вентральной области покрышки во время сна влияет на процессы консолидации памяти. Ученые обратили внимание на дофамин как на основной компонент процессов, связанных с обучением и переживаниях о поощрении, отвращении, вознаграждении, а также с инициацией действий, движения и выбора поведения.

Сначала исследователи ввели в вентральную область покрышки мышей вирусные векторы, с помощью которых можно отслеживать активацию дофаминергических нейронов по изменению уровня кальция в клетках. После этого исследуемые и контрольные мыши попали в две ситуации обучения: одна была связана с приятными ощущениями, вторая — с неприятными. В последующем во время медленноволнового сна экспериментаторы обнаружили значительную активацию дофаминергических нейронов вентральной области покрышки.

Ни во время быстрого сна, ни во время бодрствования таких изменений не наблюдалось. Также активации не было и у мышей из контрольной группы. Дополнительные тесты показали, что и двигательное обучение повышает активность дофаминергических нейронов вентральной области покрышки, особенно во время медленноволнового сна.

Кроме того, торможение вентральной области покрышки приводило к ухудшению консолидации двигательной памяти во время медленноволнового, но не быстроволнового сна. Примечательно, что в тестах на вознаграждение консолидация простой ассоциации «место-награда» не зависела от активности дофаминергической системы вентральной области покрышки во время сна. Это подчеркивает особенную важность этой системы в консолидации именно двигательной памяти. Ученые обнаружили, что обучение двигательным навыкам активирует координацию путей между дофаминергической системой вентральной области покрышки и ростральной областью двигательной коры, где проецируются передние и задние конечности.

Ученые пришли к выводу, что дофаминовая сигнализация играет важную роль в консолидации двигательной памяти во время сна. Поскольку изменения в передаче сигналов дофамина связаны с нейродегенеративными заболеваниями (например, болезнью Паркинсона) понимание этих связей может проложить путь к совершенствованию терапии таких патологий.

Взято тут

Опять обогнали опять догонять

Мне скорость бы братцы скорее набрать

Но вот отчего-то на месте стою

И в спины бегущим уныло смотрю.

Этот стихуечик был написан более 10 лет назад во времена моей невыносимой лени и бесконечных фрустраций. Мотивация была примерно на уровне нуля, ну а стихи были до краёв наполнены графоманией и пустыми глагольными рифмами. Бегал тогда настолько редко и медленно, что меня обгоняли даже бегающие 80-летние старухи и гуляющие  мамаши с колясками.

С тех пор прошло много времени, старухи все давно повымерли, а мамаши с колясками стали так увлеченно смотреть в свои смартфоны на ходу, что сами перестали кого-либо догонять и уж тем более обгонять. В спины они мне, правда, не смотрят. Наверное. Но не уверен, не оглядывался и не проверял. Но можно, как говорится, оглянуться назад и вспомнить, когда я, собственно, начал бегать впервые. Вероятнее всего в том далеком  детстве в 80-х годах, когда СОВОК уже изо всех сил подыхал, но ещё не развалился окончательно. Тогда же начал делать и первые шаги. Сам я этого не помню, но в фильмах часто видел, как родители отпускают своего маленького ребенка, и он начинает бежать куда-то вперед по коридору. Чаще всего, правда, спотыкается и падает, но это уже детали. Вероятнее всего и я побежал впервые тогда же. В те времена не было ни смартфонов ни видеокамер, чтобы все это запечатлеть, хотя особо и не надо было. А вот первые воспоминания о беге связаны скорее всего с подвижными играми, в которые играли во дворах. Там надо было спрятаться, а потом, когда заметишь, что ведущий начинает щелкать ебалом, бежать без оглядки к дереву. Причём настолько было важно первым успеть, что не всегда смотрел под ноги, как постоянно рекомендовали родители. А однажды такая пробежка закончилась падением с последующими больницей и диагнозом сотрясения мозга. С тех пор, видимо, меня и стали считать слегка поехавшим, а к бегу началась какая-то необъяснимая неприязнь.

Размышлял ли я тогда о том, продолжать ли мне бегать или нет,  не помню. Вообще, мало, что помню из того времени. В школе чаще всего  бегали по коридорам, нарушая основную школьную заповедь “Не бегать по коридорам!”. И ещё на уроках физкультуры, хотя это уже было не так весело. Дистанции были в основном короткие типа 60 метров, и их кое-как еще пробегал. А вот более длинные дистанции типа 200 или 800 метров давались уже тяжело. По непонятным мне тогда причинам.

А причины эти разъяснила мне толстая физиотерапевторша, которая во время какой-то очередной диспансеризации поставила мне диагноз - низкая работоспособность и, как следствие, выносливость. Ну я не расстроился, а наоборот, все свои беговые неудачи, усталость и невыносимую отдышку списывал на диагноз этого так называемого “врача”. Примерно как и  многие весьма пухлые девицы списывают свой чрезмерный лишний вес на выдуманные гормональные сбои. У меня была одна такая знакомая на работе, которая постоянно жаловалась на гормоны, не помещалась на стуле в офисе, но при этом питалась исключительно в КФС. 

Самой большой пыткой был бег в секции по гребле на байдарках (и такое бывает). Там периодически во время тренировки устраивались длинные пробежки на 5 и 10 км. К счастью, оказалось, что я там был не единственный нелюбитель бега. Примерно все, только выбежав за пределы спортшколы, начинали идти пешком. Однажды, правда, случилось страшное, нас догнал тренер на лисапеде и стал медленно ехать за нами. Пришлось все-таки бежать, а он, чтобы нас подбодрить, сказал, что скоро к самой гребле на байдарке и бегу добавится еще баскетбол и баня. До сих пор вспоминаю эту фразу как какой-то мем. У тренера потом спустило колесо на лисапеде, и он от нас отстал, но десятку мы все же пробежали. И это был тогда рекорд, который продержался почти 30 лет.

Помню  еще одно лето на даче, когда приехав туда отдыхать на лето, решил начать регулярно бегать. Правда с понедельника. А как я уже писал ранее, понедельник - это всемирный день невыполненных обещаний, поэтому, естественно, никаких пробежек не было.

Закончилась школа, а потом и полтора института, и началась так называемая взрослая жизнь со своим взрослым бегом: от ментов, коллекторов и судебных приставов. Точно не помню, какие там были дистанции, зато скорости очень хорошие, поэтому меня ни разу никто из них тогда не догнал. 

Однажды решили бегать вместе с моей дэвушкой, с которой тогда вместе жили. Пробежали достаточно резво около 5 км и твёрдо решили бегать несколько раз в неделю по вечерам. Причем я тогда так и не понял, что мне понравилось больше - сам бег, окончание бега или совместный душ после пробежки со всеми вытекающими последствиями. Но, так или иначе, бегать мы не продолжили, поскольку отключили горячую воду и о послебеговом душе пришлось забыть.

В общем, очередная попытка какого-то реального бега закончилась очередным фэйлом, зато начался бесконечный метафорический бег: от проблем, судьбы и самого себя. Оторваться, правда, от всего этого быстро не удалось. Но все же были ещё попытки начать бегать. В 2011 и 2016 году было несколько пробежек в парках по 3-5 км, однако длились эти периоды не больше месяца, примерно столько же, сколько длилось большинство моих любовных романов.

А вот в 2020 году во времена моего самого большого веса (почти 100 кг) смог пробегать почти весь отпуск на даче, после чего очень сильно стали болеть колени.

В прошлом году, придумав концепцию Челленджа Простейшего мира наконец-то смог заставить себя бегать регулярно, ещё и вовлечь в эти пробежки своего 12 летнего племянника. Ну а в  этом году, начиная с июля, стал бегать уже совсем часто, начав с одного километра и добавляя каждый раз по 1 км, смог сначала повторить рекорд по расстоянию - 10 км, а затем и побить этот рекорд пробежкой на 15 км. И, неожиданно, пробежки начали впервые приносить что-то типа радости и удовольствия, правда, не совсем сам процесс, а скорее  предвкушение финиша. Ну и так мало-помалу, а иногда и мало-помногу пробежал с июля по середину ноября ровно 100 км, легко и непринужденно  выполнив  очередной этап своего Челленджа уровня medium - 100 км за сезон. В принципе, не так уж и много, но просто цифра красивая.

Ну а основная беговая цель на 2025 год - это полумарафон (21 с хреном километров) просто в парке или на московском ежегодном полумарафоне в Лужниках в мае или августе. Там меня скорее всего опять начнут обгонять, но в спины я им смотреть уже не буду, лучше буду смотреть в свой смартфон.