Zdaniem autorów pracy odkrycia te mogą pogłębić naszą wiedzę na temat schorzeń, które objawiają się trudnościami w zerwaniu z nawykami, takich jak uzależnienia czy zaburzenia obsesyjno-kompulsywne (OCD).

Jak wyjaśnił współautor badania prof. Jeffery Wickens z Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (Japonia) mechanizmy neurologiczne, które stoją za naszą zdolnością do zmiany nawyków są słabo poznane. Elastyczność zachowań i szybka adaptacja są niezbędne do przetrwania w zmieniającym się środowisku. Wymagają one zaprzestania wcześniej wzmocnionych reakcji i zbadania alternatywnych możliwości, co angażuje wiele obszarów mózgu, takich jak kora przedczołowa i prążkowie, napisali autorzy pracy we wstępie do artykułu.

„Wcześniejsze badania wykazały, że interneurony cholinergiczne – komórki mózgu uwalniające neuroprzekaźnik zwany acetylocholiną – są zaangażowane w elastyczność behawioralną” – przypomniał prof. Wickens.

Aby zgłębić mechanizm, który się za tym kryje, naukowiec i jego koledzy z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) przeprowadzili badania na myszach, które nauczyli „poruszać się” po wirtualnym labiryncie. Zwierzęta uczyły się, która droga prowadzi do nagrody i stopniowo rozwijały niezawodną strategię, aby ją uzyskać. Jednak, gdy badacze nagle zmienili ścieżkę prowadzącą do nagrody, myszy nie trafiły do upragnionego celu.

Za pomocą mikroskopii dwufotonowej naukowcy monitorowali aktywność mózgów zwierząt podczas ich reakcji na zaskakujący dla nich wynik. Okazało się, że rozczarowanie z powodu braku nagrody wiązało się ze wzrostem uwalniania neuroprzekaźnika acetylocholiny w niektórych obszarach mózgu, a to z kolei zwiększało prawdopodobieństwo, że zwierzęta spróbują nowej strategii, by zdobyć nagrodę.

„Im większy był wzrost poziomu acetylocholiny, tym bardziej rosło prawdopodobieństwo, że myszy zmienią swoje przyszłe wybory. Nasze wyniki wykazały znaczenie acetylocholiny w przełamywaniu nawyków i umożliwianiu podejmowania nowych decyzji” – ocenił współautor badania dr Gideon Sarpong.

Aby sprawdzić, czy za elastyczność behawioralną rzeczywiście odpowiedzialna jest acetylocholina, naukowcy ograniczyli zdolność zwierząt do wytwarzania tego neuroprzekaźnika. Po zablokowaniu produkcji acetylocholiny myszy stawały się mniej elastyczne i chętniej trzymały się starych wyborów.

W ocenie badaczy efekt był wyraźny. Myszy te miały znacznie mniejszą skłonność do zmiany swoich zachowań po niepowodzeniu.

Zdaniem autorów pracy wyniki te potwierdzają, że acetylocholina odgrywa kluczową rolę w adaptacji mózgu do zmieniających się okoliczności.

Co ciekawe, nie każda grupa interneuronów cholinergicznych reagowała w ten sam sposób. Chociaż większość uwalniała więcej acetylocholiny, niektóre małe skupiska komórek wykazywały tylko niewielkie zmiany, a nawet spadek aktywności. Jak spekulują badacze, może to być potrzebne do przechowania informacji o wcześniejszych skutecznych zachowaniach. „To oznacza, że myszy niekoniecznie muszą zapominać o poprzedniej ścieżce do nagrody, ale zachowują tę informację na wypadek, gdyby sytuacja się zmieniła” – wyjaśnił dr Sarpong.

Jak podkreślają naukowcy, elastyczność naszych zachowań jest zależna nie tylko od jednego neuroprzekaźnika czy rodzaju komórek mózgowych. Aby ludzie i zwierzęta mogły adaptować się do zmieniających się sytuacji i warunków otoczenia konieczna jest współpraca wielu obszarów mózgu i układów neuroprzekaźników. Jednak acetylocholina jest ważnym elementem całej układanki, ponieważ aktywność prążkowia, w którym znajdują się cholinergiczne interneurony, jest centralnym elementem tego systemu, podkreślił prof. Wickens.

W jego ocenie, badania te mogą ostatecznie przyczynić się do udoskonalenia metod leczenia różnych zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych, zwłaszcza tych, w których obserwuje się trudności w przełamywaniu nawyków i zmianie zachowania, jak uzależnienie i zaburzenia obsesyjno-kompulsywne. (PAP)

jjj/ agt/