- دانشمندان برای نخستین بار افزایش لحظهای استیلکولین هنگام از بین رفتن پاداش را ثبت کردند.
- هرچه افزایش استیلکولین بیشتر بود، احتمال تغییر رفتار و رها کردن عادت قدیمی بیشتر میشد.
- این کشف میتواند به توسعه درمانهای جدید برای اعتیاد، OCD و پارکینسون کمک کند.
نقش ناامیدی در شکستن عادتها؛ مغز چگونه مسیرهای قدیمی را رها میکند؟
پژوهشگران برای نخستین بار موفق شدهاند لحظه دقیق شیمیایی در مغز را مشاهده کنند که هنگام از بین رفتن یک پاداش مورد انتظار رخ میدهد. یافتهها نشان میدهد افزایش یک ماده شیمیایی به نام استیلکولین میتواند به مغز کمک کند عادتهای قدیمی را کنار بگذارد و رفتارهای جدید را امتحان کند.
این کشف میتواند درک دانشمندان از اختلالاتی مانند اعتیاد، اختلال وسواس فکری-عملی (OCD) و بیماری پارکینسون را عمیقتر کند؛ شرایطی که در آنها افراد در چرخه رفتارهای تکراری گرفتار میشوند.
چگونه عادتها در مغز شکل میگیرند؟
اگر یک کاغذ را بارها از یک نقطه تا کنید، چین آن همیشه در همان محل ایجاد میشود. عادتها نیز به شکلی مشابه عمل میکنند. هر بار که یک رفتار نتیجه مطلوبی به همراه داشته باشد، مغز آن مسیر را تقویت میکند تا جایی که رفتار به صورت خودکار انجام میشود.
دانشمندان مدتها میدانستند که برای شکستن این چرخه، مغز باید بهطور فعال وارد عمل شود. با این حال، تاکنون کسی نتوانسته بود لحظه دقیق شیمیایی رخ دادن این تغییر را مشاهده کند؛ لحظهای که یک انتخاب قابل اعتماد دیگر پاداشی به همراه ندارد.
آزمایش موشها در یک هزارتوی مجازی
دکتر Gideon A. Sarpong، عصبشناس مؤسسه Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) در ژاپن، به همراه همکارانش تلاش کرد این لحظه را در زمان واقعی ثبت کند.
پژوهشگران موشها را آموزش دادند تا در یک هزارتوی مجازی Y شکل حرکت کنند و از طریق آزمون و خطا یاد بگیرند کدام مسیر به دریافت جرعهای آب منتهی میشود.
پس از چند جلسه آموزشی، حیوانات الگوی درست را آموختند. آنها حدود ۸ بار از هر ۱۰ بار مسیر پاداشدهنده را انتخاب میکردند و هنگام نزدیک شدن به محل دریافت آب، سرعت خود را کاهش میدادند و رفتار لیسیدن را از روی انتظار نشان میدادند.
سپس پژوهشگران بدون هیچ هشدار یا نشانهای، محل پاداش را تغییر دادند. آب به شاخه دیگر منتقل شد و مسیری که موشها به آن اعتماد کرده بودند، ناگهان هیچ پاداشی ارائه نکرد.
مشاهده واکنش مغز در لحظه
برای بررسی آنچه در مغز رخ میداد، تیم تحقیقاتی از یک حسگر فلورسنت و میکروسکوپ ویژه استفاده کرد تا تغییرات یک ماده شیمیایی را در ناحیهای عمیق از مغز به نام استریاتوم (Striatum) ثبت کند.
استریاتوم نقش مهمی در تبدیل رفتارهای تکرارشونده به عادتهای پایدار دارد.
استیلکولین چیست؟
ماده مورد بررسی استیلکولین (Acetylcholine) بود؛ پیامرسانی شیمیایی که سلولهای عصبی از آن برای ارتباط با یکدیگر استفاده میکنند.
زمانی که موش مسیر درست را انتخاب میکرد و پاداش آب دریافت میشد، سطح استیلکولین برای مدت کوتاهی کاهش مییافت. این افت کوتاه با یافتههای مطالعات قبلی درباره نحوه ثبت پاداش در مغز همخوانی داشت.
پژوهشهای پیشین نشان داده بودند که استیلکولین بهصورت یکنواخت در مغز پخش نمیشود، بلکه در الگوهایی سریع و متغیر ظاهر میشود؛ موضوعی که نشان میدهد زمانبندی این ماده حامل اطلاعات مهمی است.
وقتی پاداش ناپدید شد چه اتفاقی افتاد؟
در ابتدا موشها همچنان مسیر قدیمی را انتخاب میکردند و به دنبال پاداشی میگشتند که دیگر وجود نداشت.
اما هر بار که آب ظاهر نمیشد، استیلکولین برخلاف حالت دریافت پاداش رفتار میکرد. این بار سطح آن افزایش مییافت و در سراسر استریاتوم گسترش پیدا میکرد.
این افزایش همان پدیدهای بود که دانشمندان پیش از این هرگز بهصورت زنده مشاهده نکرده بودند.
نتایج نشان داد هرچه جهش استیلکولین پس از ناامیدی بیشتر باشد، احتمال اینکه موش مسیر قدیمی را رها کند و مسیر جدید را امتحان کند نیز بیشتر خواهد بود.
به گفته Sarpong:
«هرچه افزایش استیلکولین بیشتر بود، احتمال تغییر انتخابهای بعدی موشها نیز بیشتر میشد.»
پژوهشگران معتقدند این افزایش مانند یک سیگنال آموزشی عمل میکند و به مغز اطلاع میدهد که پاداش مورد انتظار دریافت نشده و زمان امتحان کردن یک راهبرد جدید فرا رسیده است.
کاهش مصنوعی سیگنال استیلکولین
برای بررسی اینکه آیا این افزایش واقعاً عامل تغییر رفتار است یا خیر، تیم تحقیقاتی فعالیت سلولهای آزادکننده استیلکولین را کاهش داد و آزمایش را تکرار کرد.
پیش از این، یک مدل محاسباتی از استریاتوم پیشبینی کرده بود که استیلکولین در یادگیری انتخاب رفتارهای مطلوب نقش مهمی دارد.
نتیجه چه بود؟
- موشها مدت بسیار بیشتری به مسیر قدیمی پایبند ماندند.
- با وجود دریافت نکردن پاداش، کمتر مسیر خود را تغییر دادند.
- سرعت حرکت آنها طبیعی باقی ماند و کندی حرکت عامل نتایج نبود.
- برای یادگیری مجدد به تلاشهای بسیار بیشتری نیاز داشتند.
موشهای تحت درمان حدود ۱۱۵ تلاش برای یادگیری مجدد نیاز داشتند، در حالی که موشهای عادی در حدود ۶۰ تلاش موفق به سازگاری با شرایط جدید میشدند.
به نظر میرسد حذف افزایش استیلکولین، همان سازوکاری را مختل میکند که معمولاً مغز را از یک انتخاب ناکارآمد رها میسازد.
تمام بخشهای مغز واکنش یکسانی نشان ندادند
پژوهشگران دریافتند افزایش استیلکولین در سراسر استریاتوم کاملاً یکنواخت نیست.
بیشتر بخشهای بافتی این ناحیه پس از ناامیدی افزایش فعالیت نشان دادند، اما برخی خوشههای کوچک تقریباً بدون تغییر باقی ماندند و حتی در تعداد محدودی از سلولها کاهش مشاهده شد.
محققان حدس میزنند این سلولهای آرامتر ممکن است وظیفه حفظ خاطره مسیر قدیمی را بر عهده داشته باشند تا اگر شرایط دوباره تغییر کرد، آن مسیر همچنان در دسترس باشد.
همچنین مشخص شد افزایشهای قویتر عمدتاً در بخشهای جلویی و میانی استریاتوم رخ میدهند. این موضوع نشان میدهد قسمتهای مختلف این ناحیه احتمالاً مسئول جنبههای متفاوتی از تغییر رفتار هستند.
اهمیت این کشف برای اعتیاد، وسواس و پارکینسون
این پژوهش یکی از فرضیههای قدیمی علوم اعصاب را بهطور مستقیم تأیید میکند. افزایش قابل اندازهگیری استیلکولین در استریاتوم دقیقاً زمانی رخ میدهد که یک انتخاب قابل اعتماد دیگر نتیجه مطلوبی نداشته باشد.
این سیگنال ظاهراً به مغز کمک میکند آن انتخاب را کنار بگذارد.
اهمیت این یافته برای انسانها بسیار زیاد است. در شرایطی مانند:
- اعتیاد
- اختلال وسواس فکری-عملی (OCD)
- بیماری پارکینسون
مغز اغلب رفتارهایی را تکرار میکند که دیگر پاداش یا نتیجه مثبتی ندارند.
از آنجا که استیلکولین هماکنون هدف برخی داروهای مورد استفاده در پارکینسون و بیماریهای مرتبط است، دانستن زمان و مکان دقیق عملکرد این ماده میتواند مسیر توسعه درمانهای مؤثرتر را هموار کند.
پرسش مهمی که اکنون باقی مانده این است که آیا تقویت هدفمند همین سیگنال میتواند به انسانها در رهایی از عادتهای سرسخت کمک کند یا خیر.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
سوالات متداول
استیلکولین چه نقشی در شکستن عادتها دارد؟
این ماده شیمیایی هنگام دریافت نکردن پاداش افزایش مییابد و به مغز کمک میکند رفتارهای ناکارآمد را کنار بگذارد.
این پژوهش روی انسان انجام شده است؟
خیر. این مطالعه روی موشهایی انجام شد که در یک هزارتوی مجازی آموزش دیده بودند.
استریاتوم چیست؟
استریاتوم بخشی از مغز است که در شکلگیری عادتها، یادگیری و انتخاب رفتارها نقش مهمی دارد.
این یافتهها چه ارتباطی با اعتیاد دارند؟
اعتیاد شامل تکرار رفتارهایی است که دیگر سودمند نیستند. درک نقش استیلکولین میتواند به توسعه درمانهای جدید کمک کند.
نتایج این تحقیق برای بیماری پارکینسون چه اهمیتی دارد؟
از آنجا که استیلکولین هدف برخی درمانهای پارکینسون است، این کشف میتواند به طراحی مداخلات دقیقتر منجر شود.
نتیجهگیری
این مطالعه نشان میدهد شکستن عادتها تنها به اراده وابسته نیست، بلکه یک سازوکار شیمیایی مشخص در مغز نیز در آن نقش دارد. افزایش استیلکولین در استریاتوم زمانی رخ میدهد که پاداش مورد انتظار دریافت نشود و همین سیگنال میتواند زمینه تغییر رفتار و انتخاب مسیرهای جدید را فراهم کند.
اگر پژوهشهای آینده این نتایج را در انسان نیز تأیید کنند، درک ما از درمان اعتیاد، وسواس و بیماری پارکینسون وارد مرحلهای تازه خواهد شد.
