Skrytá složitost serotoninového systému může přetvořit porozumění každodennímu rozhodování

Naše životy jsou plné binárních rozhodnutí – školy mezi jednou ze dvou alternativ. Ale co se opravdu děje uvnitř našich mozků, když se zapojíme do tohoto druhu rozhodování?

Studium vedené fakultou University of Ottawa Publikováno v Neurověda přírody vrhá nové světlo na tyto velké otázky a osvětluje obecný princip nervového zpracování v tajemné oblasti midbrainu, který je samotným původem našeho centrálního serotoninu (5-HT) systému, klíčovou součástí nervového systému zapojeného do pozoruhodné škály kognitivních a behaviorálních funkcí.

„Současným dominantním modelem je, že jednotlivé 5-HT neurony jednají nezávisle na sobě nezávisle. Přestože bylo dříve navrženo, že 5-HT neurony mohou být spíše spojeny mezi sebou, nebylo to přímo prokázáno. Katedra buněčné a molekulární medicíny a spoluzakladatel Centra pro neurální dynamiku a umělou inteligenci Uottawa Brain and Mind Research Institute.

Práce mezinárodního výzkumného týmu zahrnovala směs několika experimentálních přístupů, jako je elektrofyziologie, buněčné zobrazování, optogenetika a behaviorální přístupy, spolu s matematickým modelováním a počítačovými simulacemi.

Kování záloh

Co to znamená, že serotoninové neurony seskupené dohromady v mozkovém kmeni nejsou nezávislí aktéři do značné míry, ale ve skutečnosti posílají axony do zbytku mozku?

„Podle mého názoru je hlavním způsobem příspěvku, že savčí serotoninový systém je mnohem anatomicky a funkčně složitější, než jsme si předtím představovali. Toto je znalost, která by mohla potenciálně pomoci rozvíjet cílená terapeutika pro Poruchy nálady jako velká depresivní porucha“říká Dr. Michael Lynn, první autor studie a bývalý člen laboratoře lékařské fakulty Dr. Béïque.

Dr. Lynn obdržel Ph.D. v neurovědě z University of Ottawa v říjnu 2023. Nyní pracuje jako postdoktorand na Oxfordské univerzitě na katedře fyziologie, anatomie a genetiky.

Říká, že zjištění týmu jsou důležitá, protože se ukáže, že existují odlišné skupiny serotoninových neuronů s jejich vlastními vzory aktivity, z nichž každá ovládá uvolňování serotoninu v konkrétní oblasti mozku. To má důsledky pro princip neurovědy „vítěze-takes-all“-myšlenka aplikovaná ve výpočetních modelech neuronových sítí, ve kterých neurony v podstatě soutěží o aktivaci.

„Nové principy odkryté v tomto článku naznačují, že tyto odlišné soubory mohou v některých scénářích interagovat:„ vyhrávat “serotoninové soubory s vysokou aktivitou mohou silně snížit uvolňování serotoninu z„ ztráty “serotoninových souborů s nižšími úrovní aktivity,“ říká.

„To znamená složitější, dynamičtější soubor pravidel o tom, jak a kdy je serotonin uvolňován v mozku, a kontrastuje se starším pohledem na monolitický signál.“

Rozhodnutí, rozhodnutí

Práce výzkumného týmu má důsledky pro to, jak náš mozek-orgán s hlubokým složitým kabeláním neuronů s množstvím zapletených spojení-je zapojen do každodenního rozhodování.

Zjistili, jak Boční habenulaoblast, která je aktivována, když jsme frustrovaní a který je zapojen do hlavní depresenakonec řídí aktivitu Serotoninové neurony. Předpokládá se, že habenulární neurony kódují úroveň hrozby, která je vnímána z konkrétního prostředí, nebo možná dokonce z našich činů.

Dr. Béïque to vysvětluje takto: „Skočíme z vysoce potápěčské desky u bazénu? Nebo jen z nízkého? Chodíme po té temné uličce, nebo se tomu vyhýbáme? Kdy je příliš tmavý?

„Myslíme si, že jsme identifikovali obvod, který se účastní tohoto samotného výpočtu, který vede naše každodenní rozhodnutí,“ říká.

Další kroky

Co bude dál pro výzkumný tým, když staví na pokroku, které během několika let vytvořili s tímto metodickým, inovativním zkoumáním serotonin systém? Cílem se zaměřit na behaviorální studie s myšími modely.

„V tomto okamžiku byly chování behaviorálních výpočtů, které jsme objevili, poněkud umělé chování. V současné době se snažíme zjistit, zda můžeme vidět podobné věci, když se myši chovají v naturalistickém prostředí,“ říká Dr. Béïque.