Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Serotonin membuat tikus menunggu lebih lama untuk makanan, tergantung di bagian otak mana ia dilepaskan – ScienceDaily


Kita semua pernah ke sana. Entah kita terjebak kemacetan di penghujung hari yang melelahkan, atau sangat menantikan rilis buku, film, atau album baru, ada kalanya kita perlu bersabar. Belajar untuk menekan dorongan untuk kepuasan instan seringkali sangat penting untuk kesuksesan di masa depan, tetapi bagaimana kesabaran diatur di otak masih belum dipahami dengan baik.

Sekarang, dalam penelitian pada tikus yang dilakukan oleh Unit Komputasi Saraf di Universitas Pascasarjana Sains dan Teknologi Okinawa (OIST), penulisnya, Dr. Katsuhiko Miyazaki dan Dr. Kayoko Miyazaki, menunjukkan dengan tepat area tertentu di otak yang secara individual meningkatkan kesabaran. melalui aksi serotonin. Temuan mereka dipublikasikan 27 November di Kemajuan Sains.

“Serotonin adalah salah satu neuromodulator perilaku yang paling terkenal, membantu mengatur suasana hati, siklus tidur-bangun, dan nafsu makan,” kata Dr. Katsuhiko Miyazaki. “Penelitian kami menunjukkan bahwa pelepasan pembawa pesan kimiawi ini juga memainkan peran penting dalam meningkatkan kesabaran, meningkatkan waktu di mana tikus bersedia menunggu hadiah makanan.”

Pekerjaan terbaru mereka sangat mengacu pada penelitian sebelumnya, di mana unit tersebut menggunakan teknik yang kuat yang disebut optogenetika – menggunakan cahaya untuk merangsang neuron tertentu di otak – untuk membangun hubungan sebab akibat antara serotonin dan kesabaran.

Para ilmuwan membiakkan tikus rekayasa genetika yang memiliki neuron pelepas serotonin yang mengekspresikan protein peka cahaya. Ini berarti para peneliti dapat merangsang neuron-neuron ini untuk melepaskan serotonin pada waktu yang tepat dengan menyinari cahaya, menggunakan serat optik yang ditanamkan di otak.

Para peneliti menemukan bahwa menstimulasi neuron-neuron ini saat tikus menunggu makanan meningkatkan waktu tunggu mereka, dengan efek maksimum terlihat ketika kemungkinan menerima hadiah tinggi tetapi waktu pemberian hadiah tidak pasti.

“Dengan kata lain, agar serotonin meningkatkan kesabaran, tikus harus yakin bahwa hadiah akan datang tetapi tidak yakin kapan akan tiba,” kata Dr. Miyazaki.

Dalam studi sebelumnya, para ilmuwan memusatkan perhatian pada area otak yang disebut dorsal raphe nucleus – hub pusat neuron pelepas serotonin. Neuron dari dorsal raphe nucleus menjangkau area lain di otak depan dan dalam studi terbaru mereka, para ilmuwan secara khusus mengeksplorasi area otak lain mana yang berkontribusi untuk mengatur kesabaran.

Tim tersebut berfokus pada tiga area otak yang telah terbukti meningkatkan perilaku impulsif saat mengalami kerusakan – struktur otak dalam yang disebut nukleus accumbens, dan dua bagian lobus frontal yang disebut korteks orbitofrontal dan korteks prafrontal medial.

“Perilaku impuls secara intrinsik terkait dengan kesabaran – semakin impulsif seseorang, semakin sedikit kesabaran – jadi area otak ini adalah kandidat utama,” jelas Dr. Miyazaki.

Hal-hal baik datang kepada mereka yang menunggu (atau tidak …)

Dalam penelitian tersebut, para ilmuwan menanamkan serat optik ke dalam inti raphe dorsal dan juga salah satu nukleus accumbens, korteks orbitofrontal, atau korteks prefrontal medial.

Para peneliti melatih tikus untuk melakukan tugas menunggu di mana tikus menahan dengan hidung di dalam lubang, yang disebut “tusukan hidung,” sampai pelet makanan dikirim. Para ilmuwan menghadiahkan tikus dalam 75% percobaan. Dalam beberapa kondisi pengujian, waktu hadiah ditetapkan pada enam atau sepuluh detik setelah tikus mulai menyodok hidung dan dalam kondisi pengujian lainnya, waktu hadiah bervariasi.

Dalam 25% uji coba yang tersisa, yang disebut uji kelalaian, para ilmuwan tidak memberikan hadiah makanan kepada tikus. Mereka mengukur berapa lama tikus terus melakukan tusukan hidung selama uji coba kelalaian – dengan kata lain, seberapa sabar mereka – ketika neuron pelepas serotonin distimulasi dan tidak.

Ketika para peneliti menstimulasi serat saraf pelepas serotonin yang mencapai nukleus accumbens, mereka tidak menemukan peningkatan waktu tunggu, menunjukkan bahwa serotonin di area otak ini tidak berperan dalam mengatur kesabaran.

Tetapi ketika para ilmuwan menstimulasi pelepasan serotonin di korteks orbitofrontal dan korteks prefrontal medial saat tikus memegang tusukan hidung, mereka menemukan tikus menunggu lebih lama, dengan beberapa perbedaan penting.

Di korteks orbitofrontal, pelepasan serotonin meningkatkan kesabaran seefektif aktivasi serotonin di nukleus raphe punggung; baik ketika waktu hadiah ditetapkan dan ketika waktu hadiah tidak pasti, dengan efek yang lebih kuat di akhir.

Tapi di korteks prefrontal medial, para ilmuwan hanya melihat peningkatan kesabaran ketika waktu pemberian bervariasi, tanpa efek yang diamati saat waktu ditetapkan.

“Perbedaan yang terlihat pada bagaimana setiap area otak merespons serotonin menunjukkan bahwa setiap area otak berkontribusi pada perilaku menunggu tikus secara keseluruhan dengan cara yang berbeda,” kata Dr. Miyazaki.

Teladan kesabaran

Untuk menyelidiki ini lebih lanjut, para ilmuwan membuat model komputasi untuk menjelaskan perilaku menunggu tikus.

Model tersebut mengasumsikan bahwa tikus memiliki model internal waktu pengiriman hadiah dan terus memperkirakan kemungkinan bahwa hadiah akan diberikan. Oleh karena itu, mereka dapat menilai dari waktu ke waktu apakah mereka berada dalam percobaan hadiah atau non-hadiah dan memutuskan apakah akan terus menunggu atau tidak. Model ini juga mengasumsikan bahwa korteks orbitofrontal dan korteks prefrontal medial menggunakan model waktu penghargaan internal yang berbeda, dengan model internal yang lebih sensitif terhadap variasi waktu, untuk menghitung probabilitas hadiah secara individual.

Para peneliti menemukan bahwa model tersebut paling cocok dengan data eksperimental waktu tunggu dengan meningkatkan probabilitas hadiah yang diharapkan dari 75% menjadi 94% di bawah stimulasi serotonin. Sederhananya, serotonin meningkatkan keyakinan tikus bahwa mereka sedang dalam uji coba hadiah, sehingga mereka menunggu lebih lama.

Yang penting, model tersebut menunjukkan bahwa stimulasi inti raphe dorsal meningkatkan probabilitas dari 75% menjadi 94% di korteks frontal orbital dan korteks prefrontal medial, sedangkan stimulasi area otak secara terpisah hanya meningkatkan probabilitas di area tersebut.

“Ini menegaskan gagasan bahwa kedua area otak ini menghitung kemungkinan hadiah secara independen satu sama lain, dan bahwa perhitungan independen ini kemudian digabungkan untuk akhirnya menentukan berapa lama tikus akan menunggu,” jelas Dr. Miyazaki. “Sistem komplementer semacam ini memungkinkan hewan untuk berperilaku lebih fleksibel terhadap lingkungan yang berubah.”

Pada akhirnya, meningkatkan pengetahuan kita tentang bagaimana area berbeda di otak sedikit banyak dipengaruhi oleh serotonin dapat memiliki implikasi penting dalam pengembangan obat di masa depan. Misalnya, selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) adalah obat yang meningkatkan kadar serotonin di otak dan digunakan untuk mengobati depresi.

“Ini adalah area yang ingin kami eksplorasi di masa depan, dengan menggunakan model tikus yang depresi,” kata Dr. Miyazaki. “Kami mungkin menemukan di bawah kondisi genetik atau lingkungan tertentu bahwa beberapa area otak yang teridentifikasi ini memiliki fungsi yang berubah. Dengan menyematkan area ini, ini dapat membuka jalan untuk menyediakan perawatan yang lebih bertarget yang bekerja pada area tertentu di otak, daripada seluruh otak. . “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online