Проучването, ръководено от докторантите Бен Джери Гонзалес и Итай Шалом под научното ръководство на проф. Ами Цитри от Центъра за изследване на мозъка „Едмънд и Лили Сафра“ и Института по науки за живота към Еврейския университет в Йерусалим, установява баланс между два невронни пътя, който изглежда определя дали поведението остава гъвкаво, или се фиксира в повтарящи се действия.
„Изглежда, че кокаинът не създава изцяло нов поведенчески модел“, заяви Гонзалес, един от двамата водещи автори на изследването. „Той поема контрола върху невронна верига, която мозъкът вече използва за естествени действия, и насочва поведението към устойчиво повторение.“
Проучването, публикувано в рецензираното научно списание „Кърънт Байолоджи" (Current Biology), проследява ефекта до мозъчна верига, участваща в избора на движения, особено на тези, свързани с устата и езика.
Изследването е съсредоточено върху областта на мозъка стриатум, която участва в избора на действия във всеки конкретен момент. Нарушенията в този процес се свързват с повтарящо се и ригидно поведение при състояния като синдрома на Турет, болестта на Паркинсон и предизвикани от наркотици двигателни нарушения.
За да проучи тези промени, екипът разработи система за дълбоко обучение СТЕРЕО, която използва изкуствен интелект, за да разпознава и проследява естественото поведение директно от видеозаписи. Технологията позволи на изследователите да наблюдават целия поведенчески репертоар на животните, вместо ръчно да регистрират отделните им действия.
„Искахме да регистрираме поведението така, както действително го вижда един наблюдател – почистване на тялото, близане, изследване на средата, но това беше невъзможно да се оценява ръчно“, заяви Шалом, който също е водещ автор на изследването. „СТЕРЕО ни позволи да наблюдаваме как целият поведенчески репертоар на животните постепенно се стеснява, докато един вид действие не започне да преобладава.“
След многократно излагане на кокаин разнообразното и изследователско поведение на животните постепенно отстъпило място на повтарящи се действия. Те започнали да прекарват все повече време в близане на пода и стените на загражденията си, което рядко се наблюдава без кокаин.
Проследяване на мозъчната верига
Изследователите установили, че тази промяна е свързана с вентролатералния стриатум, който участва по-специално в движенията на устата и езика. ВС съдържа два основни невронни пътя, известни като директен и индиректен път, които имат противоположно въздействие върху избора на действия.
Активирането на индиректния път незабавно прекъснало предизвиканото от кокаина повтарящо се поведение и накарало животните да преминат към други действия. След прекратяване на стимулацията повтарящото се поведение бързо се възстановило.
Потискането на същия невронен път имало обратния ефект – за животните станало по-трудно да преминават от едно поведение към друго, а периодите на повтарящи се действия станали по-продължителни.
При директния път се наблюдавал обратният модел. Намаляването на неговата активност отслабило предизвиканото от кокаина повтарящо се поведение, докато активирането му при липса на кокаин било достатъчно, за да предизвика ригидни, повтарящи се действия, подобни на наблюдаваните след излагане на наркотика.
Резултатите показват, че предизвиканата от кокаина поведенческа ригидност е следствие от нарушаване на баланса между два противоположно действащи невронни пътя в нормалната система за избор на действия. Вместо просто да идентифицира област от мозъка, свързана с повтарящото се поведение, проучването показва, че въздействието върху баланса между тези два пътя може да промени самото поведение.
Според изследователите резултатите разкриват конкретен мозъчен механизъм, който може да бъде проучен допълнително като потенциална мишена за възстановяване на поведенческата гъвкавост. Системата СТЕРЕО предлага и нов начин за по-подробно изследване на повтарящото се поведение.
В по-дългосрочен план резултатите повдигат възможността за разработване на методи за лечение, насочени към възстановяване на способността на мозъка да преминава от едно поведение към друго, вместо просто да потискат повтарящите се действия. Изследователите обаче предупреждават, че тепърва трябва да се установи дали върху същия механизъм на мозъчните вериги може да се въздейства безопасно и ефективно при хора.
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)