Sinirbilim

Ödül ve Cezalardan Öğrenmede Dopaminin Rolü

Özet: Bir nörotransmiter olan dopamin, insan beynindeki hem ödül hem de ceza tahmin hatalarının kodlanmasında hayati bir rol oynar.

Bu çalışma, dopaminin hem olumlu hem de olumsuz deneyimlerden öğrenme için gerekli olduğunu ve beynin sonuçlara dayalı davranışları uyarlamasını sağladığını öne sürüyor. Bilim insanları, elektrokimyasal teknikleri ve makine öğrenimini kullanarak, ödüller ve cezalar içeren bir bilgisayar oyunu sırasında dopamin düzeylerini gerçek zamanlı olarak ölçtüler.

Bulgular, dopaminin insan davranışındaki karmaşık rolüne ışık tutuyor ve psikiyatrik ve nörolojik bozuklukların anlaşılmasına yönelik çıkarımlarda bulunabilir.

Ana unsurlar:

  1. Dopamin beyinde bir nörotransmiter görevi görür, sinir hücreleri arasındaki iletişimi kolaylaştırır ve hareket, biliş ve öğrenmede rol oynar.
  2. Bu çalışma, dopaminin insan beynindeki ödülleri ve cezaları hızlı zaman dilimlerinde nasıl kodladığını araştıran ilk çalışmadır.
  3. Dopaminin hem ödüllendirici hem de cezalandırıcı deneyimlerdeki rolünü anlamak, psikiyatrik ve nörolojik bozukluklara dair içgörü sağlayabilir.

Kaynak: Wake Forest Baptist Tıp Merkezi

Olumlu ve olumsuz deneyimlerden öğrendiğimizde insan beyninde neler olur? Bu soruyu yanıtlamak ve karar verme sürecini ve insan davranışını daha iyi anlamak için bilim insanları dopamin üzerinde çalışıyor.

Dopamin, beyinde üretilen ve kimyasal haberci olarak görev yapan, beyindeki sinir hücreleri ile vücut arasındaki iletişimi kolaylaştıran bir nörotransmiterdir. Hareket, biliş ve öğrenme gibi işlevlerde rol oynar. Dopamin en çok olumlu duygularla olan ilişkisiyle bilinirken, bilim insanları onun olumsuz deneyimlerdeki rolünü de araştırıyor.

Bu, madalyaya dönüştürülmüş bir beyni gösteriyor.
Kishida, bu seviyedeki bir anlayışın, psikiyatrik ve nörolojik bozuklukları olan insanlarda dopamin sisteminin nasıl etkilendiğinin daha iyi anlaşılmasına yol açabileceğine inanıyor. Kredi: Nörobilim Haberleri

Wake Forest Üniversitesi Tıp Fakültesi’ndeki araştırmacıların 1 Aralık’ta yeni bir çalışması yayınlandı. Bilim Gelişmeleri insan beynindeki dopamin salınımının hem ödül hem de ceza tahmin hatalarının kodlanmasında çok önemli bir rol oynadığını gösteriyor.

Bu, dopaminin hem olumlu hem de olumsuz deneyimlerden öğrenme sürecine dahil olduğu ve beynin bu deneyimlerin sonuçlarına göre davranışını ayarlamasına ve uyarlamasına izin verdiği anlamına gelir.

“Daha önce yapılan araştırmalar, dopaminin, hayvanların ‘ödüllendirici’ (ve muhtemelen ‘cezalandırıcı’) deneyimlerden öğrenmesinde önemli bir rol oynadığını göstermişti. Ancak dopaminin insan beyninde hızlı zaman aralıklarında ne yaptığını doğrudan değerlendirmek için çok az çalışma yapıldı” dedi Wake Forest Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde fizyoloji, farmakoloji ve nöroşirürji doçenti olan Ph.D. Kenneth T. Kishida.

“Bu, dopaminin ödülleri ve cezaları nasıl kodladığını ve dopaminin günümüzün en gelişmiş yapay zeka araştırmalarında kullanılan ‘optimal’ bir öğretim sinyalini yansıtıp yansıtmadığını inceleyen insanlar üzerinde yapılan ilk çalışmadır.”

Araştırma için, Kishida’nın ekibindeki araştırmacılar, dopamin seviyelerini gerçek zamanlı olarak (yani saniyede 10 ölçüm) tespit etmek ve ölçmek için, makine öğrenimi ile eşleştirilmiş bir elektrokimyasal teknik olan hızlı taramalı döngüsel voltammetriyi kullandılar. Ancak bu yöntem zorludur ve yalnızca derin beyin stimülasyonu (DBS) beyin ameliyatı gibi invaziv prosedürler sırasında gerçekleştirilebilir.

DBS yaygın olarak Parkinson hastalığı, esansiyel tremor, obsesif kompulsif bozukluk ve epilepsi gibi durumların tedavisinde kullanılır.

Kishida’nın ekibi, bir karbon fiber mikroelektrot yerleştirmek için aynı zamanda Wake Forest Üniversitesi Tıp Fakültesi Nöroşirürji Bölümü’nde öğretim üyesi olan Atrium Health Wake Forest Baptist beyin cerrahları Stephen B. Tatter, MD ve Adrian W. Laxton, MD ile işbirliği yaptı. Atrium Health Wake Forest Baptist Tıp Merkezi’nde esansiyel tremoru tedavi etmek için DBS alması planlanan üç katılımcının beyninin derinliklerine.

Katılımcılar ameliyathanede uyanıkken basit bir bilgisayar oyunu oynadılar. Oyunu oynarken, beynin biliş, karar verme ve koordineli hareketler için önemli olan kısmı olan striatumda dopamin ölçümleri yapıldı.

Oyun sırasında katılımcıların seçimleri gerçek parasal kazanç veya kayıplarla ya ödüllendirildi ya da cezalandırıldı. Oyun, katılımcıların olumlu veya olumsuz geri bildirimlerden yararlanarak ödülleri en üst düzeye çıkaran ve cezaları en aza indiren seçimler yapmayı öğrendikleri üç aşamaya bölündü. Dopamin seviyeleri, oyunun üç aşamasının her birinde, her 100 milisaniyede bir, sürekli olarak ölçüldü.

“Dopaminin yalnızca beyindeki hem olumlu hem de olumsuz deneyimlerin sinyalini vermede rol oynadığını değil, aynı zamanda bu sonuçlardan ders almaya çalışırken bunu en uygun şekilde yaptığını gördük. İlginç olan şu ki, beyinde, ödüllendirici ve cezalandırıcı deneyimler için dopamin sistemini ayrı ayrı çalıştıran bağımsız yollar var gibi görünüyor.

Kishida, “Sonuçlarımız, bu iki yolun, zaman içinde yalnızca 200 ila 400 milisaniye ile ayrılmış, hafifçe kaydırılmış zaman ölçeklerinde ödüllendirici ve cezalandırıcı deneyimleri kodlayabileceğine dair şaşırtıcı bir sonucu ortaya koyuyor” dedi.

Kishida, bu seviyedeki bir anlayışın, psikiyatrik ve nörolojik bozuklukları olan insanlarda dopamin sisteminin nasıl etkilendiğinin daha iyi anlaşılmasına yol açabileceğine inanıyor. Kishida, psikiyatrik ve nörolojik bozukluklarda dopamin sinyalinin nasıl değiştiğini anlamak için ek araştırmalara ihtiyaç olduğunu söyledi.

Kishida, “Geleneksel olarak dopamine sıklıkla ‘zevk nörotransmitteri’ denir” dedi.

“Ancak çalışmamız dopamin hakkında düşünmenin yolunun bu olmadığını gösteren kanıtlar sunuyor. Bunun yerine dopamin, beynimize öğreten ve davranışlarımızı yönlendiren karmaşık bir sistemin önemli bir parçasıdır.

“Dopaminin aynı zamanda beynimize cezalandırıcı deneyimler hakkında bilgi vermede rol oynadığı önemli bir keşiftir ve depresyon, bağımlılık ve ilgili psikiyatrik ve nörolojik bozuklukların altında yatan mekanizmaları daha iyi anlamamıza yardımcı olacak araştırmalara yeni yönler sağlayabilir.”

Bu dopamin ve öğrenme araştırması haberleri hakkında

Soyut

Hücre dışı dopamindeki ikinci saniyeden kısa dalgalanmalar, insanlarda ödül ve ceza tahmin hatalarını kodlar

Memeli beyninde, orta beyin dopamin nöron aktivitesinin, hedef beyin bölgelerinde dopamin seviyelerinde hızlı değişikliklere neden olarak öğrenmeyi teşvik eden ve davranışı yönlendiren ödül tahmin hatalarını kodladığı varsayılmaktadır.

Bu hipotezin (ve dopaminin cezalandırma-öğrenmedeki rolüne ilişkin alternatiflerin) insanlarda doğrudan kanıtları sınırlıdır. Gönüllüler (yani, derin beyin stimülasyon ameliyatı geçiren hastalar), dopamin salınımının yalnızca ödül tahmin hatalarını mı kodladığını veya dopamin salınımının mı kodlandığını test etmek için tasarlanmış olasılıksal bir ödül ve ceza öğrenme seçimi görevi gerçekleştirirken, insan striatumunda ölçülen dopamin salınımının intrakranyal, saniyenin altındaki ölçümlerini rapor ediyoruz. uyarlanabilir ceza öğrenme sinyallerini de kodlayabilir.

Sonuçlar, hücre dışı dopamin seviyelerinin, insan beynindeki bağımsız değerliğe özgü yollar aracılığıyla farklı zaman aralıklarında hem ödül hem de ceza tahmin hatalarını kodlayabildiğini göstermektedir.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/dopamine-learning-reward-punishment-25301/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu