研究告诉你:为什么从生活中学习如此困难?

                                                                       

麻省理工学院的老化研究小组发现了学习动机随着大脑回路老化而下降的机制。对老鼠的研究表明,老年老鼠学习这种学习的动机可以通过重新激活大脑回路来增强,通过抑制大脑回路来降低动机。最新研究成果发表在最近的《细胞》杂志上。原标题“研究有助于解释为什么学习动力随年龄增长而下降”

随着年龄的增长,人们往往会失去学习新事物或从事日常活动的动力。在对老鼠的研究中,麻省理工学院的神经科学家现在发现了一个对保持这种动机至关重要的大脑回路。

这种大脑回路对于学习做出需要评估具体行动的成本和回报的决策尤为重要。研究人员表明,他们可以通过重新激活这种大脑回路来增加老年小鼠参与这种学习的动机,或者通过抑制这种大脑回路来降低学习的动机。“随着年龄的增长,我们越来越难以自我激励。”麻省理工学院教授、麦戈文大脑研究所成员安·格雷贝尔(Ann Graybiel)说。“这种言传身教的态度,或者说参与,对于我们的社会福利和学习都是非常重要的。不参与,参与,就很难学。”

格雷贝尔是这项研究的资深作者,这篇论文发表在今天的《细胞》杂志上。这篇论文的主要作者是Alexander Friedman和Emily Hueske。前者是麻省理工学院的研究科学家,现在是德克萨斯大学埃尔帕索分校的助理教授。

评估成本和收益

纹状体是基底神经节的一部分,基底神经节是与习惯形成、控制随意运动、情绪和成有关的大脑中心的集合。几十年来,格雷贝尔的实验室一直在研究被称为纹状体的细胞群,这些细胞群分布在纹状体中。Graybiel在许多年前就发现了纹状体,但它们的功能一直很神秘,部分原因是它们非常小,位于大脑深处,很难用功能性磁共振成像(fMRI)对它们进行成像。

近年来,弗里德曼、格雷贝尔和包括麻省理工学院研究员Ken-ichi Amemori在内的同事们发现,纹状体在一项名为“接近-避免冲突”的决策中起着重要作用。这些决定包括当给定具有积极和消极因素的选项时,选择是接受好的还是坏的,或者两者都避免。这种决策的一个例子是,你不得不选择是否接受一份薪水更高的工作,但你被迫远离你的家人和朋友。这种决定往往会引起极大的焦虑。

在一项相关的研究中,格雷贝尔的实验室发现纹状体与黑质中的细胞相连,黑质是大脑中主要的产生中心之一。这些研究使研究人员推测,纹状体可能充当了看门人的角色,从皮层吸收感觉和情绪信息,并整合这些信息以做出如何行动的决定。然后,这些行为可以被产生多巴胺的细胞刺激。

研究人员后来发现,长期压力对这种大脑回路和这种情绪决策有很大影响。在2017年对大鼠和小鼠的一项研究中,他们表明,有压力的动物更容易选择高风险和高回报的选项,但他们可以通过操纵大脑回路来阻止这种影响。在《细胞》杂志的新研究中,研究人员开始调查当老鼠学习如何做出这些决定时,纹状体中发生了什么。为此,他们测量并分析了老鼠学会在积极和消极结果之间进行选择时纹状体的活动。在实验过程中,老鼠听到了两种不同的音调,其中一种伴随着奖励(糖水),另一种伴随着轻微的厌恶刺激(强光)。渐渐地,老鼠们了解到,如果它们在听到第一个音调时舔得更多,它们就会得到更多的糖水。如果他们听到第二个音时舔得少一些,光线就不会那么亮了。

学习完成这项任务需要老鼠为每项成本和奖励赋值。研究人员发现,当老鼠学习这项任务时,纹状体表现出更高的活性,而这种活性与老鼠对这两种音调的行为反应有关。这表明纹状体可能是赋予特定结果主观价值的关键。

“为了生存,为了做你正在做的任何事情,你需要能够不断地学习。你需要了解什么对你有益,什么对你有害。”弗里德曼说。“一个人,或者在这种情况下是一只老鼠,可能非常重视某项奖励,以至于忽略了可能的成本风险,而另一个人可能希望避免成本风险,排除所有奖励。而这些可能导致有的人的回报驱动学习,有的人的成本驱动学习。”Hueske说。

研究人员发现,从前额叶皮层传递信号的抑制性神经元可以帮助纹状体增强信噪比,这有助于在小鼠评估高成本或高回报选项时产生强信号。

失去动力

接下来,研究人员发现,在年龄较大的小鼠(13至21个月之间,大致相当于60岁以上的人)中,对小鼠学习的成本收益分析的参与度下降。同时,与幼鼠相比,它们的纹身活性也有所下降。研究人员在亨廷顿氏病的小鼠模型中发现了类似的动机丧失,亨廷顿氏病是一种影响纹状体及其纹状体的神经退行性疾病。

当研究人员使用基因靶向药物来提高纹状体的活性时,他们发现小鼠变得更加专注于执行任务。相反,纹状体的抑制会导致对任务的脱离。除了正常的与年龄相关的下降,许多疾病也会影响评估行为成本和回报的能力,如焦虑、抑郁、等。例如,一个抑郁的人可能低估了潜在的有益体验,而一个吸毒者可能高估了毒品的价值,但低估了像他们的工作或家庭这样的事情。研究人员现在正在研究可能的药物治疗来刺激这个回路。他们建议,通过生物反馈训练患者增强这一回路的活性,可以提供另一种潜在的方法来改善他们的成本效益评估。

“如果你能确定一种机制,这是主观评估回报和成本的基础,并使用现代技术(无论是还是生物反馈)操纵它,患者可能会正确地激活他们的大脑回路。”弗里德曼说。

这项研究由CHDI基金会、萨克斯卡瓦诺基金会、美国国家卫生研究院、南希卢瑞马克斯家庭基金会、巴赫曼-斯特劳斯肌张力障碍和帕金森基金会、威廉n .和伯尼斯e .邦普斯基金会、西蒙斯社会大脑中心进行,并得到克里斯汀r .普雷斯曼和杰西卡j .波利安13基金会、迈克尔斯蒂费尔和罗伯特巴克斯顿的支持。

                       
                       
0

抱歉,评论已关闭!