Ещё немного. Это обычный опыт: держаться в надежде, что наше терпение в конце концов окупится. От ожидания в ресторане до очереди в тематическом парке, мы все можем отложить свое желание немедленного удовлетворения в сторону, когда знаем, что впереди что-то хорошее. Большую часть времени. Но это не только человеческая черта - новое исследование показывает, что мыши тоже могут быть терпеливыми, и раскрывает связь между химической системой мозга и верой мышей в то, что ожидание окупится.
Влияние нейромодулятора серотонина на способность мышей сохранять терпение в ожидании награды лежит в основе нового исследования, опубликованного в Nature Communications. Авторы, доктор Кацухико Миядзаки и доктор Кайоко Миядзаки, проанализировали поведение грызунов под влиянием серотонина в рамках исследования, проведенного в Отделе нейронных вычислений Окинавского института науки и технологий (OIST).
Серотонин - это химический мессенджер, влияющий на функции нейронов. Это было связано с огромным спектром поведения, от настроения и сна до тяги и спонтанности. Влияние этого химического вещества на поведение человека сделало его основным направлением лечения психических состояний, таких как депрессия, с помощью селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС), которые замедляют реабсорбцию серотонина и поддерживают его активность в мозге.
«Серотонин широко изучался в фармакологии, и обычно назначают серотонинергические препараты, - сказал Кацухико Миядзаки, - но роль серотонина в поведении не ясна. Команда исследовала причинно-следственную связь между уровнем серотонина и поведением мышей.
Мыши были обучены выполнять задание, чтобы получить пищевое вознаграждение: просунуть нос в маленькую дырочку и ждать - так называемое «тыкание носом». По истечении заданного времени награда была доставлена. В предыдущем исследовании команда использовала метод под названием оптогенетика, метод, который позволяет ученым использовать свет для стимуляции определенных нейронов в точное время. Эти нейроны генетически модифицированы для выработки светочувствительного белка, который затем стимулируется световым излучением по оптоволоконному кабелю, имплантированному в мозг. В ходе исследования нейроны, продуцирующие серотонин, были оптогенетически стимулированы в части мозга, называемой дорсальным ядром шва (DRN), которая широко выходит в передний мозг. В результате повышение активности серотониновых нейронов в DRN резко увеличило количество времени, в течение которого мыши были готовы ждать пищевого вознаграждения.
Хотя исследование показало, что серотонин увеличивает терпение, последнее исследование проверило, реагируют ли мыши одинаково в обстоятельствах, когда получение вознаграждения было неопределенным. Будут ли мыши ждать еды независимо от вероятности и времени ее появления, или они сдадутся, если предскажут низкую вероятность окупаемости потраченного времени?
Новые испытания показали, что существуют пределы способности серотонина усиливать терпение. Мышам было предложено ткнуть носом с 75% шансом получить награду с 3-секундным периодом ожидания, прежде чем награда была доставлена. Когда эти мыши не получали вознаграждения, их время ожидания увеличивалось, как и ожидалось из предыдущей статьи. Однако в тестах, где вероятность вручения вознаграждения после тыкания в нос составляла 50% или 25%, повышение уровня серотонина не влияло на время ожидания мышей. «Эффект терпения работает только тогда, когда мышь думает, что существует высокая вероятность вознаграждения», - сказал доктор Миядзаки.
Они также обнаружили, что стимуляция серотонином заставляла мышей ждать дольше, когда время вознаграждения было труднее предсказать. В тесте с 75-процентной вероятностью получения вознаграждения в некоторых сеансах мыши получали вознаграждение через определенные промежутки времени, в то время как в других сеансах они получали вознаграждение после рандомизированного времени. Увеличенное время ожидания за счет стимуляции серотониновых нейронов было более заметным, когда время вознаграждения было рандомизированным.
Чтобы помочь объяснить результаты своего эксперимента, команда построила вычислительную модель для последовательного объяснения экспериментальных данных. В модели мыши могли ожидать, когда будет доставлено пищевое вознаграждение, и судить, когда они подвергались испытанию без вознаграждения. Модель может воспроизвести экспериментальные результаты, предполагая, что серотонин влияет на уверенность мышей в получении вознаграждения, когда их субъективная уверенность высока. Например, в испытании с вероятностью вознаграждения 75% серотонин заставлял мышей вести себя так, как если бы вероятность вознаграждения была 95%.
Модель также воспроизвела результат временной неопределенности. Когда мыши не знали, когда будет доставлено вознаграждение, им становилось трудно судить, ждут ли они испытания с вознаграждением или без вознаграждения. Стимуляция серотонином усилила у мышей уверенность в том, что они участвуют в испытании с вознаграждением, что еще больше задержало их суждение, поскольку время вознаграждения было менее ясным.
Выводы показывают, что взаимосвязь между активацией серотонина и последующим поведением сильно зависит от убеждений животных об обстоятельствах. Эти результаты могут иметь значение для нашего понимания того, как люди, принимающие препараты, повышающие уровень серотонина, также могут быть затронуты. «Это может помочь объяснить, почему комбинированное лечение депрессии с помощью СИОЗС и когнитивно-поведенческой терапии (КПТ) более эффективно, чем только СИОЗС», - сказал доктор Миядзаки. «Психологический импульс терапии усиливается за счет повышения уровня серотонина».