Skupina neuronů produkujících orexin se u potkanů podílí na tom, zda zvíře vytrvá v úkolu, jehož splnění vyžaduje stále větší úsilí. Ukázal to tým převážně z Nagoya University, který sledoval aktivitu těchto buněk při získávání potravy a zároveň ji cíleně měnil. Výsledky zveřejněné v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences ukazují souvislost mezi orexinovým systémem, očekáváním odměny a chováním zaměřeným na její získání.
Orexin je peptid, tedy malá signální molekula, kterou vytvářejí neurony v mozku. Tento systém je známý především svou úlohou v regulaci bdělosti, příjmu potravy a energetické rovnováhy. Dřívější výzkum jej spojoval i s motivovaným chováním, nebylo však jasné, jak přesně se aktivita orexinových neuronů mění v průběhu úkolu a zda je pro vytrvalé hledání odměny skutečně nezbytná.
Rostoucí nároky na získání potravy
Autoři pracovali s geneticky upravenými potkany, u nichž mohli selektivně sledovat a ovlivňovat neurony tvořící orexin. Zvířata plnila takzvaný progresivní poměrový test. V něm se s každou další potravní odměnou zvyšuje počet nutných reakcí, například dotyků ovládacího prvku. Vědci jako ukazatel motivace použili bod, kdy potkan přestal v úkolu pokračovat; vyšší hodnota znamenala, že zvíře bylo ochotné vykonat pro potravu více práce.
Při chemogenetické aktivaci orexinových neuronů dosahovali potkani vyšších hodnot tohoto ukazatele. Chemogenetika je metoda, která dovoluje upravené buňky ovlivnit podáním látky působící na předem vložený receptor. Opačný výsledek nastal u zvířat, jejichž orexinové neurony byly selektivně degenerovány: v progresivním testu končila dříve. Samotný tento typ zásahu ale neukazuje, zda jsou buňky důležité přímo v okamžiku očekávání odměny, nebo zda jejich dlouhodobá ztráta ovlivnila chování i jinými cestami.
Proto badatelé použili také vláknovou fotometrii, metodu umožňující nepřímo zaznamenávat změny aktivity vybraných neuronů v živém mozku během chování. Aktivita orexinových buněk rostla, když potkani očekávali potravu, a po jejím získání klesala. Pokud očekávaná odměna nepřišla, zvýšená aktivita přetrvávala. Signál byl navíc silnější v situacích, kdy získání potravy vyžadovalo více práce.
Útlum v rozhodujícím okamžiku
V další části experimentů vědci využili optogenetiku. Ta umožňuje pomocí světla řídit aktivitu geneticky upravených buněk s vysokou časovou přesností. Když tým orexinové neurony utlumil právě ve chvíli, kdy potkani očekávali odměnu, zvířata dokončovala náročný úkol pomaleji a jejich bod ukončení v progresivním testu klesl. Snížení vyhledávání odměny zaznamenali autoři také po podání antagonisty receptoru orexinu 1, tedy látky, která omezuje přenos signálu přes tento receptor.
Naopak optogenetická stimulace těchto neuronů ve stejném časovém okně sice aktivitu buněk zvýšila, ale nevedla k dalšímu nárůstu ochoty pracovat pro potravu. Podle autorů to naznačuje, že běžná aktivita orexinových neuronů může být potřebná pro udržení motivovaného chování, její umělé zvýšení nad obvyklou úroveň však samo o sobě motivaci neposiluje. Studie neobjasňuje, zda rozhoduje délka stimulace, její rytmus nebo zapojení dalších mozkových okruhů.
Výsledky se týkají potkanů a potravní odměny, nelze je proto přímo převádět na lidskou motivaci ani na poruchy, jako jsou deprese, závislosti či ADHD. Práce nicméně poskytuje experimentální podklad pro další výzkum mozkových drah, které do orexinových neuronů přivádějí informace o očekávané odměně a které jejich signály dále přijímají. Teprve takové studie mohou ukázat, zda má tento mechanismus obdobnou úlohu i u lidí.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.