چرا مغز برخی وقت‌ها دست از تلاش نمی‌کشد

به گزارش خبرگزاری آگاه به نقل از «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)؛ پژوهشگران دانشگاه ناگویا در ژاپن دریافتند که نورون‌های آرکسین (orexin) با افزایش تلاش موش‌های صحرایی برای به‌دست‌آوردن غذا، به‌طور فزاینده‌ای فعال می‌شوند. خاموش کردن این سلول‌ها تمایل حیوانات برای ادامه دادن را کاهش داد؛ یافته‌ای که نشان می‌دهد سامانه آرکسین به تبدیل انتظار برای دریافت پاداش به اقدامی پایدار و مداوم کمک می‌کند.

این یافته‌ها که در مجله «مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا» (PNAS) منتشر شده است، دیدگاه تازه‌ای درباره سامانه‌ای در مغز ارائه می‌کند که بیش از همه به دلیل نقش آن در کنترل بیداری شناخته شده است.

فراتر از سیگنال بیداری

نورون‌های آرکسین در هیپوتالاموس قرار دارند؛ ناحیه‌ای در عمق مغز که به تنظیم خواب، گرسنگی، تعادل انرژی و دیگر عملکرد‌های اساسی کمک می‌کند. اگرچه تعداد این نورون‌ها نسبتا کم است، آنها به بخش‌های گسترده‌ای از مغز سیگنال می‌فرستند و می‌توانند بر برانگیختگی، پردازش پاداش و رفتار تأثیر بگذارند. آرکسین «هایپوکرتین» نیز نامیده می‌شود.

ارتباط این سامانه با خواب به‌خوبی شناخته شده است. از دست رفتن نورون‌های تولیدکننده آرکسین ارتباط نزدیکی با نارکولپسی یا حمله خواب دارد؛ اختلالی که می‌تواند موجب خواب‌آلودگی شدید در طول روز و ضعف ناگهانی عضلات شود. آرکسین در ابتدا با اشتها مرتبط دانسته می‌شد؛ اما دانشمندان به‌طور فزاینده‌ای آن را هماهنگ‌کننده‌ای گسترده‌تر برای بیداری، نیاز‌های انرژی و اقداماتی می‌دانند که به بقای فرد کمک می‌کنند.

این ترکیب، آرکسین را به حلقه واسطی قابل‌قبول میان هوشیار بودن و داشتن دلیلی برای اقدام کردن تبدیل می‌کند. بیدار ماندن به‌تنهایی برای دستیابی به یک هدف دشوار کافی نیست. مغز همچنین باید تصمیم بگیرد که آیا پاداش مورد انتظار همچنان ارزش هزینه‌ای را که برای دستیابی به آن باید پرداخت کرد، دارد یا خیر.

تیم دانشگاه ناگویا به سرپرستی هیرویوکی میزگوچی، دانشیار، و کیوفومی یامادا، استاد بازنشسته دانشکده پزشکی این دانشگاه، تلاش کرد مشخص کند آیا نورون‌های آرکسین در انجام این محاسبه نقش دارند یا خیر.

اندازه‌گیری تمایل به ادامه تلاش

پژوهشگران موش‌های صحرایی «Orexin-Cre» را که به‌صورت ژنتیکی اصلاح شده بودند، ایجاد کردند؛ این موش‌ها به پژوهشگران اجازه می‌دادند نورون‌های تولیدکننده آرکسین را با دقتی کم‌سابقه هدف قرار دهند. موش‌های صحرایی به این دلیل انتخاب شدند که توانایی بالای آنها در یادگیری، آنها را برای آزمایش‌های رفتاری دشوار بسیار مناسب می‌کند، هرچند دستکاری گروه‌های خاصی از نورون‌ها در موش‌های صحرایی، در گذشته، نسبت به موش‌های آزمایشگاهی دشوارتر بوده است.

حیوانات در یک «آزمون نسبت پیش‌رونده» شرکت کردند؛ آزمایشی استاندارد برای اندازه‌گیری میزان تلاشی که یک حیوان حاضر است برای به‌دست‌آوردن یک پاداش صرف کند. موش‌های صحرایی برای دریافت غذا باید صفحه را چندین بار لمس می‌کردند و پس از هر آزمون موفق، تعداد لمس‌های موردنیاز افزایش می‌یافت.

سرانجام تلاش بیش از حد زیاد شد و حیوان متوقف شد. این نقطه توقف که «نقطه شکست» (breakpoint) نام دارد، معیاری از شدت انگیزه موش صحرایی برای ادامه دادن به شمار می‌رفت.

هنگامی که پژوهشگران نورون‌های آرکسین را با استفاده از روش شیمی‌ژنتیک فعال کردند، موش‌های صحرایی به نقاط شکست بالاتری رسیدند و برای به‌دست‌آوردن غذا کار بیشتری انجام دادند. موش‌های صحرایی که نورون‌های آرکسین آنها به‌طور انتخابی آسیب دیده بود، زودتر دست از تلاش کشیدند.

این نتیجه نشان داد که این سلول‌ها صرفا به حرکت یا مصرف غذا پاسخ نمی‌دهند. به نظر می‌رسید وضعیت آنها بر مدت زمانی که حیوانات آمادگی داشتند به تلاش ادامه دهند، تأثیر می‌گذارد.

فعالیت آرکسین همزمان با هزینه پاداش افزایش یافت

دانشمندان در مرحله بعد با استفاده از روش «فوتومتری فیبر نوری»، فعالیت نورون‌های آرکسین را هنگام انجام این کار توسط موش‌های صحرایی دنبال کردند.

این سلول‌ها زمانی که حیوانات در انتظار دریافت پاداش بودند، فعال‌تر شدند و پس از رسیدن غذا، فعالیت آنها کاهش یافت. هنگامی که پاداش مورد انتظار ظاهر نمی‌شد، فعالیت نورون‌ها همچنان بالا باقی می‌ماند.

این پاسخ همچنین با افزایش تلاشی که برای به‌دست‌آوردن غذا لازم بود، قوی‌تر می‌شد. به عبارت دیگر، به نظر می‌رسید نورون‌های آرکسین نه‌تنها امکان دریافت پاداش، بلکه افزایش هزینه دستیابی به آن را نیز ردیابی می‌کنند.

این الگو نشان می‌دهد که این سلول‌ها ممکن است به حفظ رفتار هدفمند در فاصله زمانی میان انتظار برای یک نتیجه و دستیابی به آن کمک کنند. آرکسین به‌جای آنکه صرفا احساس لذت ایجاد کند، ممکن است به حفظ برانگیختگی و پشتکاری کمک کند که برای ادامه تلاش ـ زمانی که موفقیت هنوز قطعی نیست ـ ضروری است.

خاموش کردن نورون‌های آرکسین، انگیزه ادامه دادن را کاهش داد

برای بررسی اینکه آیا فعالیت آرکسین مستقیما موجب تغییرات رفتاری می‌شود یا خیر، تیم پژوهشی از «اپتوژنتیک» استفاده کرد؛ روشی که با استفاده از نور، نورون‌های منتخب را کنترل می‌کند.

سرکوب نورون‌های آرکسین در زمانی که موش‌های صحرایی منتظر دریافت پاداش بودند، تأثیر مشخصی داشت. حیوانات برای تکمیل وظایفی که نیازمند تلاش بودند، زمان بیشتری صرف کردند و در نقاط شکست پایین‌تری دست از تلاش کشیدند.

آزمایش برعکس، نتیجه پیچیده‌تری داشت. تحریک مصنوعی این سلول‌ها با موفقیت فعالیت آنها را افزایش داد؛ اما موش‌های صحرایی بیش از حد معمول خود تلاش نکردند.

آرکسین ممکن است زیربنای انگیزه را فراهم کند

این عدم توازن اهمیت دارد. این یافته نشان می‌دهد که نورون‌های آرکسین برای حفظ انگیزه ضروری هستند؛ اما نمی‌توان با افزایش فعالیت این نورون‌ها فراتر از سطح طبیعی، انگیزه را به‌طور نامحدود افزایش داد.

بدون دریافت سیگنال کافی از آرکسین، توانایی ادامه دادن رفتار هدفمند از بین می‌رود. با این حال، وقتی سیگنال لازم وجود داشته باشد، ممکن است سامانه‌های دیگر مغز تعیین کنند که حیوان تا چه اندازه حاضر است تلاش بیشتری انجام دهد.

عواملی مانند ارزش پاداش، گرسنگی، تجربه‌های قبلی، استرس و اهداف رقیب، همگی می‌توانند بر این تصمیم تأثیر بگذارند. زمان‌بندی و الگوی فعالیت آرکسین نیز ممکن است بیش از شدت کلی آن اهمیت داشته باشد.

میزگوچی در پایان می‌گوید: «مطالعه ما تغییرات قابل‌توجهی را در فعالیت نورون‌های آرکسین، متناسب با پاداش‌های مورد انتظار و تلاش مورد نیاز، نشان داد که حاکی از وجود سازوکاری بالقوه برای تبدیل انتظارات به اقدام پایدار است».

این تیم قصد دارد سیگنال‌هایی را که وارد این نورون‌ها می‌شوند و از آنها خارج می‌شوند، بررسی کند. ترسیم این ارتباطات می‌تواند نشان دهد مغز چگونه تصمیم می‌گیرد که یک هدف همچنان ارزش دنبال کردن دارد، حتی زمانی که تلاش لازم برای دستیابی به آن همچنان افزایش می‌یابد.

انتهای خبر/269164/