A viselkedés alapvetően azt teszi lehetővé, hogy az élőlények megközelítsék a kellemes dolgokat és elkerüljék a kellemetleneket. Ezt az alapvető megállapítást már az ókori filozófusok is megtették, de hogy hogyan képes erre az idegrendszer az máig foglalkoztatja az idegtudósokat. A legkézenfekvőbb feltételezés, hogy az agyban van egy olyan rendszer, ami felcímkézi az eseményeket aszerint, hogy azok jók vagy rosszak. Eddig azonban ezt a rendszert még nem sikerült megtalálni, noha számos eredmény van a kellemes és kellemetlen események feldolgozásáért felelős idegrendszeri hálózatokról. Egy új kutatás szerint a címkéző egy jelátvivő molekula lehet.

Az emberi viselkedés végtelenül összetett. Az idegtudomány e komplexitás kibogozását tűzte ki célul, ám egy efféle vállalkozás komoly egyszerűsítésekre kell épüljön. A viselkedés első közelítésben a kellemes dolgok megszerzésére és a kellemetlenek elkerülésére irányul. Ezt a megállapítást többen megtették a filozófia története során, ám Thomas Hobbes, a XVII. századi angol filozófus már fiziológiai alapokra helyezte a gondolatot. Hobbes a Leviatán című művében értekezik arról, hogy a viselkedés két legfőbb mozgatórugója a kellemes dolgok felkeresése és a kellemetlenek elkerülése. Úgy gondolta, hogy a szervezet tudja mi jó és mi rossz számára: egy finom étel kellemes érzéseket vált ki, amiket az ember megjegyez, míg például egy tűszúrás fájdalmat idéz elő, ezért az ember igyekszik majd elkerülni.

Az operáns kondicionálás és az agy

A Hobbes által is megfogalmazott szabályszerűségek a XX. században a viselkedéstudomány középpontjába kerültek. Edward Thorndike olyan kísérleti eljárást fejlesztett ki, amivel könnyedén meg lehetett figyelni, hogyan befolyásolják a viselkedést a jutalmak és a büntetések. Az eljárást manapság operáns kondicionálásnak nevezik, mert egy cselekvés gyakoriságának a megváltoztatására épül. Thorndike eredetileg egy trükkös zárral ellátott ketrecbe zárt egy macskát és a rácsokon kívül élelmet helyezett el. A zárat egy bizonyos mozdulattal ki lehetett nyitni a ketrecből is és ezt a mozdulatot a macska többszöri próbálkozás után már egyre céltudatosabban végezte. Egy másik klasszikus példa B. F. Skinnertől származik, aki galambokkal dolgozott. Amikor az állatok egy bizonyos mozdulatot végeztek, akkor Skinner táplálékkal jutalmazta őket és így egyre gyakrabban következett be ez a bizonyos mozdulat.

Az operáns kondicionálás nem csak jutalmakkal, hanem büntetéssel is működik. Ha egy cselekvést egy kellemetlen ingerrel párosítanak, akkor a cselekvés gyakorisága lecsökken. Például, ha egy ketrec egy bizonyos részén áramütés éri a kísérleti állatot, akkor hamar megtanulja elkerülni ezt a területet. Az operáns kondicionálás máig az egyik legfontosabb viselkedéses vizsgálati módszer és az idegtudósok rengeteg ismeretet gyűjtöttek a hátterében álló az agyi folyamatokról. Kiderült például, hogy a mandulamag egy részének (bazolaterális amigdala) központi szerepe van a pozitív és negatív élmények és az ezeket kiváltó események közötti asszociációk létrehozásában. Az is ismert, hogy a pozitív és negatív élmények különböző útvonalakat aktiválnak a bazolaterális amigdalán keresztül, tehát ez az a struktúra, amely valamiképp elkülöníti a jó és rossz dolgokat egymástól. Azt viszont eddig nem tudták a kutatók, hogy hogyan.

A neurotenzin a „kapcsoló”

A Massachusettsi Műszaki Egyetem kutatócsoportja néhány évvel ezelőtt publikált egy tanulmányt, melyben azonosították a bazolaterális amigdala sejtcsoportjait, melyek a kellemes és kellemetlen élményeket különítik el egymástól. A kellemes élményekre reagáló sejtek a jutalmazó rendszerrel, a kellemetlen élményekre válaszolók pedig az amigdala egy másik sejtcsoportjával (középső mag) tartanak kapcsolatot. Új vizsgálataikban arra a kérdésre keresték a választ, hogyan dől el, hogy melyik sejtcsoport aktiválódik egy-egy élmény során.

A kutatók abból a feltételezésből indultak ki, hogy egy neuromodulátornak vagy neuropeptidnek kell a jelenség hátterében állnia. Ebben az a ráció, hogy az operáns kondicionálás során hosszabb időintervallumon átívelő események asszociálódnak, amihez feltehetőleg nem elég pusztán a szinaptikus jelátvitel, hanem hosszabb távon kialakuló jelek szükségesek. A neuromodulátorok és a neuropeptidek tipikusan olyan jelátvivők, amelyek hosszabb időn át fejtenek ki hatást.

A dopamin, egy neuromodulátor, felszabadul a mandulamagban és az is ismert, hogy fontos szerepe van a tanulásban. Azonban korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy ez a vegyület mind pozitív, mind negatív élmények során felszabadul, így nem lehet alkalmas a kettő elkülönítésére. Ugyanakkor a neurotenzin nevű neuropeptidről már kiderült, hogy szintén hatással van a tanulás sejtszintű folyamataira. Ráadásul a neurotenzin receptora eltérő mértékben fejeződik ki a korábban említett két sejtpopulációban, melyek a pozitív, illetve a negatív élmények hatására aktiválódnak.

A kutatók több kísérlettel támasztották alá, hogy valóban a neurotenzin mennyisége dönti el, hogy melyik útvonal aktiválódjon egy nagy jelentőségű élmény során. Először optogenetikai ingerléssel aktiválták mesterségesen azokat a sejteket, melyek nagy mennyiségben fejezik ki a neurotenzin receptorát és a jutalmazó rendszerrel tartanak kapcsolatot. A beavatkozás eredménye az lett, hogy hatékonyabbá vált a jutalom alapú tanulás a kísérleti állatoknál. Ezután olyan mutáns egértörzs egyedeit vizsgálták, melyeknél a neurotenzin receptor működésképtelen volt. Ezeknél az állatoknál a kellemetlen élmények tanulása volt gyorsabb.

Kalcium-érzékeny fluoreszcens festékek segítségével a kutatók azt is kimutatták, hogy normálisan a jutalmak hatására megnő a neurotenzin mennyisége a mandulamagban, míg a büntetések hatására épp ellenkezőleg, lecsökken a mennyisége. A kutatók azt is kiderítették, hogy a neurotenzin a thalamusz egyik sejtcsoportjától (agykamra melletti mag – nucleus paraventricularis) érkezik az amigdalába. Az új eredmények szerint tehát az amigdala bazolaterális magjában lévő neurotenzin koncentráció határozza meg, hogy egy élményt pozitív vagy negatív töltetű lesz-e.

Érdekes, hogy az alacsony neurotenzin-szint a negatív élményeket jellemzi, míg a magas a pozitívakat. Ez a kutatók szerint arra utal, hogy az agy alapállapotban a negatív élményekre van kiélezve, kell egy szignál, ami jelzi, hogy valami jó dolog történt. Mivel ez a rendszer alapjaiban határozza meg a viselkedést, a szakértők szerint akár arra is alkalmas lehet az új felfedezés, hogy súlyos mentális zavarokat gyógyítsanak általa. Például a depresszió hátterében akár az is állhat, hogy nem szabadul fel kellő mennyiségben a neurotenzin az egyébként pozitív élmények során. Ha valamiképp korrigálni lehetne ezt a neurokémiai deficitet, az talán javíthatna a depresszió tünetein is. Ugyanakkor a függőségeknél talán épp az a probléma, hogy túl nagy mennyiségben szabadul fel a neurotenzin a drogok hatására. Ha ezt meg lehetne akadályozni, talán a droghasználat nem pozitív élményként raktározódna el és nem alakulhatna ki függőség. Az új ismereteknek tehát komoly gyakorlati jelentőségük lehet a jövőben.

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2022/36. számában jelent meg, az Agyi aktualitások rovatban.

Forrás

Newfound Brain Switch Labels Experiences as Good or Bad – Scientific American