Znajdź zawartość

Dla wielu osób wygrana bywa sprawą życia i śmierci. Wydaje się, że mózg uważa podobnie, ponieważ przeznacza większość swoich zasobów na monitorowanie wyników gry, a to, jaki był ostateczny wynik, można odtworzyć na podstawie wzorców aktywności w różnych regionach. Przypomina to odtwarzanie obrazu na podstawie aktywności mózgu, o którym donosili ostatnio naukowcy. Akademicy z Uniwersytetu Yale wykazali, że nawet podczas tak prostej gry jak papier, kamień, nożyce angażuje się prawie cały mózg, nie tylko ośrodki nagrody. Nasz mózg działa w taki sposób, by maksymalizować szanse przeżycia i rozmnożenia się, dlatego nagroda powinna być istotna dla wszystkich funkcji poznawczych, a więc dla większości obszarów mózgu - tłumaczy dr Timothy Vickery. Dotąd w podręcznikach można było przeczytać, że wrażenia nagrody i kary są związane z jądrami podstawnymi, które tworzą połączenia z korą, pniem oraz wzgórzem. Wytwarzana przez tamtejsze neurony dopamina dociera m.in. do kory przedczołowej. Teoria ta została potwierdzona przez badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), w ramach których wykazano wysoką aktywność systemu dopaminergicznego zarówno po prezentacji przerażającego, jak i nagradzającego bodźca. Vickery i prof. Marvin Chun uważają jednak, że wykorzystana metoda zafałszowała obraz sytuacji. Do analizy skanów uzyskanych w ramach rezonansu zastosowali więc metodę wielu wokseli (woksel to trójwymiarowy odpowiednik piksela). Panowie nie porównywali ogólnej siły sygnału z różnych rejonów mózgu w odpowiedzi na karę czy nagrodę, ale wzorce reakcji w odpowiedzi na dany bodziec. Okazało się, że wygraną i przegraną w kolejnych rundach papieru, kamienia i nożyc dało się rozpoznać we wzorcach aktywności niemal wszystkich analizowanych rejonów. Oznacza to, że jądra podstawne są, oczywiście, najważniejszą częścią układu nagrody, ale inne struktury mózgu mają również dostęp do danych dotyczących wyników.

Badacze z Karolinska Institutet odkryli, że nieświadome uczenie zachodzi dzięki starym strukturom mózgowym, występującym również w mózgach prymitywniejszych kręgowców, m.in. ryb, gadów czy płazów (PNAS). Studium dotyczyło prążkowia (striatum), które wchodzi w skład układu limbicznego, i świadomej oraz nieświadomej nauki ruchów poprzez powtarzanie. Nasze wyniki silnie wspierają teorie, które mówią, że utajone, co ja rozumiem jako nieświadome, systemy uczenia są prostsze i starsze ewolucyjnie- wyjaśnia dr Fredrik Ullén z Karolinska Institutet i Sztokholmskiego Instytutu Mózgu. Wiele codziennych czynności, np. zapinanie koszuli czy gra na instrumencie, to sekwencja odrębnych ruchów, które należy wykonywać w określonej kolejności. Naukowcy od dawna wiedzą, że opanowujemy je za pomocą jednego z dwóch mechanizmów: 1) dzięki systemowi utajonemu uczymy się bez świadomości tego faktu i bez świadomego treningu, np. powtarzania; 2) systemu jawnego używamy, gdy świadomie ćwiczymy i wiemy, że to robimy. W uczenie i kontrolę ruchową zaangażowane są ukryte głęboko w półkulach jądra podstawne (łac. nuclei basales). U naczelnych jest ich 5: ciało prążkowane, części zewnętrzna i wewnętrzna gałki bladej, jądro niskowzgórzowe oraz istota czarna. Za plastyczność i uczenie odpowiadają pobudzające połączenia dopaminergiczne w obrębie jąder. W ramach najnowszego studium Szwedzi badali jawne i utajone uczenie sekwencji ruchów w stosunku do liczby receptorów dopaminowych D2 w jądrach podstawnych. Zaobserwowali zależność między zagęszczeniem D2 a obiema formami uczenia. Poza tym okazało się, że w uczeniu utajonym brała udział wyłącznie ewolucyjnie najstarsza część nuclei basales – prążkowie. Oznacza to, że podstawowe systemy uczenia dzielimy nie tylko z myszami czy szczurami (ssakami), ale również z prymitywniejszymi kręgowcami. Wystarczy, by miały striatum. W przyszłości dokładniejsze zrozumienie działania systemów uczenia pozwoli opracować nowe metody terapii choroby Parkinsona czy pląsawicy Huntingtona, w których dochodzi do zaburzenia funkcji jąder podstawnych i upośledzenia zdolności ruchowych.