5-羟色胺增强学习,而不仅仅是与情绪有关


时间:2018-06-27 05:31:55  次浏览 )

 
神经递质血清素与情绪控制有关,但它也有助于调节各种其他功能,如睡眠和性欲望。新的研究发现了血清素的另一个作用:提高学习速度。
 

尽管5-羟色胺水平的变化与抑郁症等情绪障碍有关,但我们对这种神经递质所起的所有作用还不太了解。

以前的一些研究论文已经将它与记忆和神经可塑性联系起来,或者说大脑不断适应整个人生活的能力,以保持健康和认知功能。

现在,横跨两个机构的科学家 - 葡萄牙里斯本的Champalimaud未知中心(CCU)和英国的伦敦大学学院(UCL) - 深入研究,发现5-羟色胺也参与了学习过程。

更具体地说,它似乎有助于我们学习新信息的速度,正如研究人员在“ 自然通讯 ”杂志上发表的一篇论文中所解释的。

这项研究以小鼠模型进行,测试了动物能够如何快速适应他们的行为。血清素似乎在这个过程中发挥作用。

研究报告的共同作者,CCU的Zachary Mainen解释说:“研究发现血清素可以提高学习速度。

“当人工激活5-羟色胺神经元时,使用光照,它使得小鼠在需要这种灵活性的情况下更快地适应他们的行为,”他补充道。
 

也就是说,他们更重视新的信息,因此当这些神经元活跃时,他们的思维会更加迅速。”

Zachary Mainen


两种学习策略

 

为了研究动物的学习过程和速度,研究人员将小鼠接触到了一个学习任务,其目标是找到水。

研究作者Madalena Fonseca说:“动物被放置在一个房间内,他们不得不在左侧或右侧放一个饮水机,然后以一定概率,然后分配水,”研究作者Madalena Fonseca说。 CCU,解释实验模板。

 

老鼠一直试图从掌柜获取水分,并且他们知道他们更可能根据试错法找到它。但是,研究小组观察到,动物之间等待的时间有多久会有所不同。

有时候,动物在尝试过后立即再次尝试取水,有时在另一次试验之前等待时间更长。
 

科学家们还看到,在一天实验开始和结束的尝试之间,老鼠倾向于等待更长的时间。
 

研究人员写道,这使得研究人员推测,在会议开始时,动物可能仍然很分心,并且对手头的任务不感兴趣,“或许希望从试验室出来”。

然后再次,在会议结束时,老鼠可能缺乏继续寻找水的动力,因为那时候,他们可能已经饱尝了水。

这样观察到的变化最终导致团队了解5-羟色胺如何影响学习和决策。

根据老鼠在他们试图找到水之间的首选等待时间,他们还采用了两种策略之一,以最大限度地提高试验成功的可能性。
 

工作记忆与长期记忆

 

由于动物尝试之间的等待时间间隔很短,科学家们注意到这些老鼠倾向于将他们的策略建立在先前试验的结果 - 成功或失败的基础上。

也就是说,如果老鼠刚从一个分配器中取出水,他们会再次尝试同样的一个。如果现在这个失败了,他们会转向另一个分配器。这种方法被称为“双赢输赢”策略。

在两次试验之间的等待时间间隔较长的情况下,老鼠更可能根据积累的过去经验做出选择。
 

研究人员解释说,这意味着在前一种情况下,小鼠会使用他们的工作记忆,或者是基于直接经验导致适应性决策的短期记忆类型。
 

然而,在后一种情况下,这些动物使用他们的长期记忆,访问已经存储的随着时间推移而建立的知识。
 

5-羟色胺使学习更有效率

 

使用光遗传学 - 一种利用光来操纵活细胞分子的技术 - CCU研究人员刺激小鼠大脑中产生5-羟色胺的细胞,看看这种神经递质水平如何升高可能会影响动物在学习任务中的行为。
 

当他们分析累积的数据时,考虑到老鼠试验之间的等待时间间隔,他们得出结论,血清素水平越高,动物从以前的经验中学到的效果就越高。然而,这仅适用于在较长的等待间隔之后作出的选择。
 

研究合着者CCU的村上正义说:“血清素总是能够从奖励中提高学习效果,但这种效果只在动物选择的一部分上才显现出来。

“在大多数试验中,”UCL研究人员Kiyohito Iigaya补充说,“选择是由一个”快速系统“驱动的,在这个系统中,动物遵循一个双赢转换策略,但在少数试验中,我们发现这个简单的策略并没有解释动物的选择。“

“在这些试验中,”他说,“我们反而发现动物遵循他们的”慢速系统“,这是许多试验的奖励历史,不仅是最近的试验,影响了他们的选择。”

“而且,”Iigaya补充说,“血清素只影响后面的选择,其中动物跟踪缓慢的系统。”
 

与情绪和行为有关

 

作者还认为,这些发现可能解释为什么选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs) - 一种能够提高5-羟色胺水平并用于治疗抑郁症的药物 - 与认知行为治疗(CBT)联合使用时最为有效

虽然SSRI通过解决大脑中化学失衡来应对抑郁症,但CBT的目标是改变行为反应以改善抑郁症状。

“我们的研究结果表明,血清素通过影响学习速度来增强[脑]可塑性,”研究作者在他们发表的论文中写道。
 

他们补充道,“例如,这与此共鸣,因为与所谓的认知行为疗法相结合,SSRI治疗可以更有效,这促进了患者习惯的改变。”

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