Sinirbilim

Orofasiyal Hareketler Hayvan Duygularını Ortaya Çıkarır

Özet: Araştırmacılar, farelerde talimatsız orofasiyal hareketlerin ardındaki mekanizmalara ışık tutarak, hayvan duygularına dair büyüleyici içgörüler sağlıyor.

Ekip, ventral tegmental alandaki (VTA) dopamin nöronlarının uyarılmasının orofasiyal hareketleri tetiklediğini keşfetti. Daha fazla araştırma, ödüle dayalı öğrenme görevleri sırasında bu hareketlerin iki farklı türünü ortaya çıkardı: ödül beklentisi üzerine geçici eylemler ve bir ödül aldıktan sonra aktif, sürekli hareketler.

Bu bulgular, ruh sağlığı koşulları için gelişmiş teşhis ve tedavi stratejilerine yol açabilir ve hayvan refahını artırabilir.

Ana unsurlar:

  1. Fare orta beyninde motivasyon ve ödül sistemi için önemli bir bölge olan VTA’daki dopamin nöronları, orofasiyal hareketleri tetikler.
  2. Ödüle dayalı öğrenme görevleri sırasında farelerde iki farklı orofasiyal hareket türü vardır: ödül beklentisi üzerine geçici eylemler ve bir ödül aldıktan sonra aktif, sürekli hareketler.
  3. Çalışmanın bulguları, potansiyel olarak hayvan duygularının daha iyi anlaşılmasına yol açabilir ve ruh sağlığı tedavilerine ve hayvan refahına katkıda bulunabilir.

Kaynak: Fujita Sağlık Üniversitesi

Hayvanlarda, hareket etme veya tımarlama gibi hareketlerin serebral korteks içindeki nöronal aktiviteyi etkilediği bilinmektedir. Ayrıca, son araştırmalar, nöronal aktivitedeki bu değişikliklerin belirli bir alanla sınırlı olmadığını, beynin kortikal ve subkortikal bölgeleri boyunca yaygın olduğunu da göstermektedir.

İlginç bir şekilde, ödüle dayalı öğrenme görevleri için eğitilmiş hayvanlarda, bu tür kendiliğinden hareketler – talimatsız ve gereksiz olmasına rağmen – görev olaylarına göre sıralanabilir ve görev sırasında nöronal aktiviteye önemli ölçüde katkıda bulunabilir.

Bu sevimli bir çizgi fare gösterir.
Araştırmacılara göre, bu muhtemelen böyle bir fenomenin ilk kaydedilen gözlemidir ve önemli klinik etkileri olabilir. Kredi: Nörobilim Haberleri

Özellikle, burun ve bıyık gibi orofasiyal kısımların hareketinin, farelerde beyin çapındaki nöronal aktivitelerle güçlü bir şekilde ilişkili olduğu bilinmektedir. Örneğin, uyarıcı-ödül ilişkilendirme eğitiminden geçen fareler, bıyıklarını hareket ettirir ve ödülü tahmin eden bir ipucunu takiben orofasiyal hareketler sergiler.

Bununla birlikte, beynin bu “talimatsız” hareketleri ürettiği ve koordine ettiği temel mekanizma büyük ölçüde bilinmemektedir.

Ancak şimdi, Fujita Sağlık Üniversitesi’nden Prof. Takayuki Yamashita ve Fizyoloji Bölümü’nden ortak yazar Wan-Ru Li liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, farelerde bu orofasiyal hareketlerin ardındaki ilginç içgörüleri ortaya koyuyor.

Çalışma, Prof. Takayuki Yamashita, Doç.

dergisinde yayınlanan araştırma, Güncel Biyoloji 2 Ağustos 2023 tarihli dergi, bu son derece karakteristik orofasiyal hareketlerle ilgili nörobilimi ortaya koyuyor.

Altta yatan mekanizmaları incelemek için araştırmacılar önce farelerin bıyık hareket verilerini analiz ettiler. Su yalama ödülü için iyi eğitilmiş fareler, ödülü öngören işaret sunumundan hemen sonra hızlı bıyık hareketleri gösterirken, eğitimsiz, acemi fareler bu tür hareketler sergilemedi.

Bu görevle uyumlu bıyık hareketlerinin bıyık hissi içeren bir göreve özgü olup olmadığını inceleyen araştırmacılar, ses-ödül ilişkilendirmelerini içeren görevlerde bile benzer bıyık hareketleri gözlemlediler.

Yukarıdaki görevler bir su ödülü içermesine rağmen, ekip ayrıca sıvı bir ödül vermeden talimatsız orofasiyal hareketleri teşvik etmek için deneyler yaptı. Daha spesifik olarak, ekip, murin orta beyninde motivasyon ve ödül sisteminde önemli bir rol oynayan bir bölge olan ventral tegmental alandaki (VTA) dopamin (DA) nöronlarını uyardı. Ekip daha sonra VTA DA nöronlarını uyarmanın orofasiyal hareketleri tetiklediğini keşfetti.

Sonuçlar hakkında konuşan Prof. Yamashita, “VTA’daki dopamin nöronları, beynimizin ödül işlemesiyle ilgilenen sinirbilimciler arasında çok popüler hücrelerdir ve rolleri hakkında birçok makale yayınlandı. Ancak çalışmamız, aktivitelerinin orofasiyal hareketleri tetikleyebileceğini bildiren ilk çalışmadır.

Ayrıca, makine öğrenimini içeren kapsamlı deneyler, ödüle dayalı öğrenme görevleri sırasında gözlemlenen iki farklı orofasiyal hareketi ortaya çıkardı: ödül beklentisi üzerine geçici orofasiyal eylemler ve bir ödül alındığında aktif, sürekli orofasiyal hareketler.

Çalışma ayrıca, fare beyninde bıyık hareketlerini düzenlemede önemli bir rol oynayan bir bölge olan bıyık birincil motor korteksinin (wM1) bu hareketleri tetiklemedeki nedensel rolünün aydınlatılmasına da yardımcı oldu.

“Bu iki tür orofasiyal hareketin yapılmasında iki farklı nöronal sinyal akışı söz konusudur. Biri, motivasyonel davranışımızı oluşturmasıyla ünlü mezolimbik DA yoludur. Bu, ödül kazanımı üzerine orofasiyal hareketler için esastır.

“Diğeri, beyindeki motor komut nöronlarına hızlı bir şekilde ödül öngören ipucu bilgisini işaret eden bir tür baypas yolu. Bu hızlı sinyalleşme, mezolimbik DA’dan bağımsızdır ancak ödül beklentisi üzerine hızlı, geçici orofasiyal eylemleri tetiklemek için gereklidir,” diye açıklıyor Prof. Yamashita.

Ortak yazar Wan-Ru Li, “Bulgularımız, bu iki farklı sinyalin wM1’de birleştiğini ancak iki farklı hareketi zarif bir şekilde yönlendirdiğini ortaya koyuyor” diye ekliyor.

Araştırmacılara göre, bu muhtemelen böyle bir fenomenin ilk kaydedilen gözlemidir ve önemli klinik etkileri olabilir. Örneğin, yüz hareketlerinin içsel durumlarla nasıl ilişkili olduğunu anlamak, genellikle atipik duygusal tepkiler ve yüz ifadeleri içeren ruh sağlığı durumları için gelişmiş teşhis ve tedavi stratejilerine yol açabilir.

Dahası, farelerdeki farklı orofasiyal hareketler hakkındaki bu yeni bilgiler, hayvan duygularını anlamada ilerlemelere yol açabilir ve laboratuvar hayvanları, evcil hayvanlar ve hayvanat bahçeleri veya çiftlikler gibi farklı ortamlardaki hayvanlar için daha şefkatli ve uygun ortamlar yaratılmasına yardımcı olarak sonuçta hayvan refahını artırabilir.

Bu çalışmanın hayvan refahı, ruh sağlığı ve nörobilim araştırmaları için bir kilometre taşı olarak hizmet etmesini kesinlikle umuyoruz.

Bu nörobilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

Ödüle dayalı öğrenme davranışları sırasında yönlendirilmemiş orofasiyal hareketlerin altında yatan nöral mekanizmalar

Öne Çıkanlar

  • VTA-DA nöronlarının (oDAS) optogenetik stimülasyonu, orofasiyal hareketi ortaya çıkarır
  • Cue-oDAS ilişkisi, farklı işaret kilitli ve oDAS ile hizalanmış orofasiyal eylemleri indükler
  • Accumbal D1R’ler, oDAS ile hizalanmış, ancak işaret kilitli olmayan harekete aracılık eder
  • Farklı nöronal sinyaller wM1’de birleşerek benzersiz orofasiyal hareketleri tetikler

Özet

Ödüle dayalı öğrenme görevleri sırasında hayvanlar, ödül beklentisi ve kazanımı zamanlamalarında beyin aktivitesini küresel olarak etkileyen orofasiyal hareketler yaparlar. Bu orofasiyal hareketler açıkça talimat verilmez ve tipik olarak amaca yönelik davranışlarla birlikte ortaya çıkar.

Burada, farelerde ventral tegmental alanda (oDAS) dopamin nöronlarının güçlendirici optogenetik stimülasyonunun, hedefe yönelik davranışlara eşlik etmeden bıyıklarda ve burunda orofasiyal hareketleri indüklemek için yeterli olduğunu gösteriyoruz.

Duyusal bir işaret ve oDAS ile Pavlovian koşullandırma, bir makine öğrenme modeliyle ayırt edilebilen işaret kilitli ve oDAS ile hizalanmış orofasiyal hareketleri ortaya çıkardı. Çekirdekteki dopamin D1 reseptörlerinin inhibisyonu veya devre dışı bırakılması, oDAS’ın neden olduğu hareketi inhibe etti, ancak işaret kilitli hareketi korudu, bu da bu iki tip orofasiyal hareketin farklı şekilde düzenlendiğini düşündürdü.

Buna karşılık, bıyık birincil motor korteksinin (wM1) etkisizleştirilmesi, her iki tür orofasiyal hareketi ortadan kaldırdı. wM1’de oDAS hizalı veya işaret kilitli bıyık hareketlerini temsil eden spesifik nöronal popülasyonlar bulduk. Özellikle, wM1 nöronlarının optogenetik stimülasyonu, bu iki tür hareketi başarıyla kopyaladı.

Dolayısıyla sonuçlarımız, biriktirici D1 reseptörüne bağımlı ve bağımsız nöronal sinyallerin, ödüle dayalı bir öğrenme görevi sırasında belirgin, yönlendirilmemiş orofasiyal hareketleri kolaylaştırmak için wM1’de birleştiğini göstermektedir.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/orofacial-movements-emotion-23744/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu