La mai bine de un secol după ce câinele lui Ivan Pavlov a fost condiționat să saliveze când a auzit sunetul unui ton înainte de a primi alimente, oamenii de știință au găsit neuroni care sunt esențiali pentru modul în care oamenii și animalele învață din experiență.

celulele

Folosind o nouă tehnică de imagistică numită Arc catFISH, cercetătorii de la Universitatea din Washington au vizualizat neuroni individuali în amigdalele creierului de șobolan, care sunt activate atunci când animalele primesc o sarcină de învățare asociativă.

Condiționarea asociativă sau pavloviană este o formă fundamentală de învățare în tot regnul animal și este un model larg cercetat pentru studierea plasticității sau modul în care circuitele din creier se pot schimba ca urmare a experienței, a spus Ilene Bernstein, autorul principal al unui nou studiu și un profesor UW de psihologie.

Descoperirile vor apărea online în ediția timpurie a lucrărilor Academiei Naționale de Științe în săptămâna 8-12 decembrie.

În experimente, cercetătorii au observat în mod direct neuronii convergenți în care se suspectează că are loc învățarea. Acești neuroni au răspuns atât la un stimul condiționat, în acest caz o nouă soluție de zaharină, cât și la un stimul necondiționat, sub formă de clorură de litiu care a îmbolnăvit șobolanii. Activarea convergentă este considerată un eveniment cheie pentru plasticitatea ulterioară, potrivit lui Bernstein. Cu toate acestea, până acum au existat puține dovezi directe ale acestei activări în timpul învățării în creierul mamiferelor.

Folosind noua tehnică de imagistică, cercetătorii au reușit să vizualizeze activarea convergentă care a avut loc într-un interval de timp de 30 de minute. Pentru a face acest lucru, au supus animalele la antrenament condiționat de aversiune gustativă. Aversiunile la gust au evoluat la multe animale pentru a le ajuta să evite substanțele toxice.

În studiu, șobolanilor însetați li sa permis să bea soluția de zaharină timp de cinci minute. După 25 de minute li s-a injectat clorură de litiu, care a provocat greață, iar apoi cinci minute mai târziu au fost uciși. Felii din creierul animalelor au fost examinate la microscop.

Tehnica imagistică a arătat că unii neuroni au fost activați de zaharină sau stimulul condiționat, iar alții au fost activați de clorura de litiu sau stimulul necondiționat. În plus, un număr mic de neuroni au fost activați de ambii stimuli.

„Credem că în cadrul oricărui proces de învățare dat, numărul de neuroni activați atât de stimuli condiționați, cât și necondiționați este probabil să fie foarte rar”, a spus Bernstein. In zona ne-am uitat la doar aproximativ 4 la suta din aproximativ 300 de neuroni arata acest raspuns.

Într-un experiment de urmărire, cercetătorii au inversat ordinea stimulului - oferind injecția mai întâi și zaharina mai târziu. Inversarea ordinii stimulilor este o procedură despre care se știe că este ineficientă în producerea învățării. În aceste condiții și deși animalele au fost expuse la stimuli identici, neuronii convergenți nu au fost activați.

Bernstein și colegii ei au propus, de asemenea, un model conform căruia învățarea asociativă are loc atunci când un stimul condiționat este urmat de un stimul necondiționat, declanșând neuroni convergenți. Pentru a explora în continuare acest model, ei intenționează să utilizeze tehnica imagistică și să învețe frica.

Co-autori ai lucrării sunt Sabiha Barot, un doctorand UW; Yasuhiro Kyono, doctorand al Universității din Michigan și fost student universitar UW; și Emily Clark, cercetător post-doctorat UW. Institutul Național de Tulburări Neurologice și Accident vascular cerebral și Fondul de cercetare a redevențelor de la UW au finanțat cercetarea.