شناسايي مناطقي از مغز كه در آنها سروتونين موجب افزايش صبر ميشود
همهي ما در اين حالت بودهايم: چه اينكه در پايان روزي طولاني در ترافيك گير كرده باشيم، چه مشتاقانه منتظر انتشار جزوه رايگان يا فيلم يا آلبوم موسيقي جديدي باشيم، در برخي مواقع بايد صبور باشيم. يادگيري سركوب تكانه براي خشنودي فوري اغلب براي موفقيت آينده حياتي است؛ اما اينكه چگونه صبر در مغز تنظيم ميشود، هنوز كاملا درك نشده است.
در مطالعهي جديدي كه در واحد محاسبات عصبي مؤسسهي علم و فناوري اوكيناوا در ژاپن روي موشها انجام شده است، دكتر كاتسوهيكو ميازاكي و دكتر كايوكو ميازاكي مناطق خاصي از مغز را مشخص كردهاند كه ازطريق عمل سروتونين موجب افزايش صبر ميشود. يافتههاي آنها در مجلهي Science Advances منتشر شده است. دكتر كاتسوهيكو ميازاكي گفت:
سروتونين يكي از تنظيمكنندههاي عصبي مشهور رفتار است كه به تنظيم خلقوخو و چرخههاي خوابوبيداري و اشتها كمك ميكند. پژوهش ما نشان ميدهد كه آزادشدن اين پيامرسان شيميايي نقشي حياتي در تقويت صبر ايفا ميكند و باعث افزايش مدتزماني ميشود كه موشها منتظر پاداش غذايي ميمانند.
جديدترين كار پژوهشگران ژاپني مبتنيبر پژوهشي پيشين است كه در آن، براي تأييد ارتباط سببي ميان سروتونين و صبر از تكنيك قدرتمندي بهنام اپتوژنتيك (استفاده از نور براي تحريك نورونهاي خاص در مغز) استفاده شد. دانشمندان موشهايي را پرورش دادند كه بهگونهاي ازانديشه متخصصين ژنتيكي مهندسي شده بودند و نورونهاي آزادكننده سروتونيني داشتند كه پروتئين حساس به نوري را بيان ميكردند. بنابراين، پژوهشگران ميتوانستند با استفاده از فيبر نوري كاشتهشده در مغز، اين نورونها را تحريك كنند تا با تابش نور، سروتونين در زمانهاي دقيقي آزاد شود.
پژوهشگران دريافتند تحريك اين نورونها درحاليكه موشها منتظر غذا بودند، زمان انتظار آنها را افزايش ميداد و حداكثر تأثير زماني مشاهده ميشد كه احتمال دريافت پاداش زياد بود؛ اما زمان رسيدن پاداش مشخص نبود. دكتر ميازاكي گفت: «براي اينكه سروتونين موجب افزايش صبر شود، موشها بايد اطمينان ميداشتند كه پاداشي خواهد آمد؛ ولي دربارهي زمان رسيدن آن مطمئن نميبودند.»
در مطالعهي گذشته، دانشمندان روي منطقهاي از مغز تمركز كردند كه هستهي رافهي خلفي ناميده ميشود و قطب مركزي نورونهاي آزادكنندهي سروتونين بهحساب ميآيد. نورونهاي هستهي رافهي خلفي به مناطق ديگر مغز مياني ميرسند و در جديدترين مطالعه، دانشمندان اين موضوع را مطالعه كردند كه كداميك از اين مناطق مغزي در تنظيم صبر نقش ايفا ميكند.
پژوهشگران روي سه منطقهي مغز تمركز كردند كه قبلا نشان داده شده بود وقتي آسيب ميبينند، رفتارهاي تكانشي را افزايش ميدهند: ساختار مغزي عميقي به نام هسته اكومبنس و دو بخش از لوب پيشاني بهنامهاي قشر اوربيتوفرونتال و قشر جلوپيشاني مياني. دكتر ميازاكي توضيح داد: «رفتارهاي تكانشي ذاتا با صبر در ارتباط هستند. هرچه فرد بيشتر تكانشي باشد، صبر كمتري دارد؛ بنابراين، اين مناطق مغز كانديداهاي اصلي مطالعه بودند.»
در اين مطالعه، دانشمندان فيبرهاي نوري را در هستهي رافهي خلفي و نيز در هستهي اكومبنس و قشر اوربيتوفرونتال يا قشر جلوپيشاني مياني كاشتند. پژوهشگران موشها را براي انجام وظيفهاي يادگيري دادند كه در آن، موشها بيني خود را درون حفرهاي نگه ميداشتند تا زمانيكه غذا به آنها تحويل داده شود.
دانشمندان در ۷۵ درصد از آزمايشها به موشها پاداش ميدادند. در برخي از شرايط آزمايش، بهطورثابت ۶ يا ۱۰ ثانيه پس از اينكه موشها بيني خود را در حفره نگه ميداشتند، پاداش داده ميشد و در شرايط آزمايشي ديگر، زمان پاداشدادن متغير بود. در ۲۵ درصد از آزمايشها، موشها پاداش غذايي دريافت نميكردند. آنچه اندازهگيري شد، اين بود كه موشها حين آزمايشهايي كه در آنها پاداشي در كار نبود، هنگام تحريك شدن يا نشدن نورونهاي آزادكنندهي سروتونين، تا چه مدت منتظر دريافت پاداش غذايي ميماندند.
وقتي پژوهشگران فيبرهاي عصبي آزادكننده سروتونين را تحريك ميكردند كه به هستهي اكومبنس ميرسند، افزايشي در زمان انتظار شاهد نبودند كه نشان ميدهد سروتونين در اين منطقه از مغز نقشي در تنظيم صبر ايفا نميكند. بااينحال، وقتي در همان حين كه موشها بيني خود را در حفره نگه داشته بودند، دانشمندان آزادشدن سروتونين را در قشر اوربيتوفرونتال و قشر جلوپيشاني مياني تحريك ميكردند، موشها مدت بيشتري منتظر ميماندند و البته تفاوت مهمي نيز وجود داشت.
در قشر اوربيتوفرونتال، هم وقتي زمان پاداشدادن ثابت بود و هم وقتي زمان دريافت پاداش متغير بود، آزادشدن سروتونين صبر را بهاندازهي فعالسازي سروتونين در هستهي رافهي خلفي افزايش ميداد؛ ولي در حالت دوم، اثرهاي قويتري وجود داشت. در قشر جلوپيشاني مياني، دانشمندان فقط هنگامي افزايش در صبر را مشاهده كردند كه زمانبندي پاداش متغير بود و موقع ثابتبودن زمانبندي، هيچ اثري ديده نميشد. دكتر ميازاكي گفت: «اختلافاتي كه در نحوهي پاسخ هريك از اين مناطق مغز دربرابر سروتونين مشاهده ميشود، نشان ميدهد اين مناطق به روش متفاوتي در رفتار كلي منتظرماندن در موشها مؤثرند.»
مدلسازي صبر
دانشمندان براي مطالعه بيشتر اين موضوع، مدل محاسباتي را ايجاد كردند تا رفتار انتظار موشها را توضيح دهند. مدل مذكور چنين فرض ميكند كه موشها الگوي دروني از زمانبندي تحويل پاداش دارند و احتمال دريافت پاداش را تخمين ميزنند. بنابراين، با گذشت زمان ميتوانند قضاوت كنند كه آيا در آزمايش داراي پاداش يا بدون پاداش قرار دارند و دربارهي اين موضوع تصميم ميگيرند كه بايد منتظر بمانند يا نه. همچنين، اين مدل فرض ميكند كه قشر اوربيتوفرونتال و قشر جلوپيشاني مياني براي محاسبهي احتمال پاداش، از مدلهاي دروني متفاوتي از زمانبندي پاداش استفاده ميكنند و دومي دربرابر تغييرات زمانبندي حساستر است.
پژوهشگران دريافتند كه مدل آنها در شرايطي ازانديشه متخصصين زمانِ انتظار بيشترين تطابق را با دادههاي تجربي دارد كه تحت تحريك سروتونين، احتمال دريافت پاداش از ۷۵ به ۹۴ درصد افزايش پيدا كند. بهعبارت سادهتر، سروتونين باور موشها را دراينباره افزايش ميداد كه آنها در آزمايش داراي پاداش قرار دارند؛ بنابراين، مدت بيشتري منتظر ميماندند.
نكتهي مهم آن است كه اين مدل نشان داد تحريك هستهي رافهي خلفي احتمال را از ۷۵ به ۹۴ درصد در هر دو قشر اوربيتوفرونتال و قشر جلوپيشاني مياني افزايش ميداد؛ درحاليكه تحريك جداگانهي مناطق مغزي، فقط احتمال را در همان منطقهي خاص افزايش ميداد. دكتر ميازاكي توضيح داد:
نتايج اين ايده را تأييد كرد كه اين دو ناحيهي مغز بهطورمستقل از يكديگر احتمال پاداش را محاسبه ميكنند و سپس، محاسبات مستقل باهم تركيب ميشوند تا درنهايت، تعيين كنند كه موشها چه مدت منتظر ميمانند. چنين سيستم مكملي به حيوانات كمك ميكند تا دربرابر تغيير محيط رفتار انعطافپذيري داشته باشند.
درنهايت، افزايش دانش ما دربارهي اين موضوع كه چگونه مناطق مختلف مغز كموبيش تحتتأثير سروتونين قرار ميگيرند، ميتواند پيامدهاي مهمي درزمينهي ساخت داروها در آينده بهدنبال داشته باشد. بهعنوان مثال، مهاركنندههاي انتخابي بازجذب سروتونين (SSRIs) داروهايي هستند كه باعث افزايش سطوح سروتونين در مغز ميشوند و در درمان افسردگي بهكار ميروند. دكتر ميازاكي افزود:
در آينده، اين مناطق از مغز را با استفاده از مدلهاي افسردگي موش مطالعه خواهيم كرد. ممكن است متوجه شويم كه در شرايط ژنتيكي يا محيطي خاصي، عملكرد برخي از اين مناطق مغزي شناساييشده دچار تغيير شده است. با مطالعه دقيق اين مناطق، ممكن است مسير يافتن درمانهاي هدفمندتري باز شود كه بهجاي كل مغز، روي بخش خاصي از آن تأثير ميگذارند.
هم انديشي ها