세로토닌은 기분뿐만 아니라 학습을 향상시킵니다
신경 전달 물질 세로토닌은 기분 조절과 관련이 있지만 수면 및 성적 욕망과 같은 다양한 다른 기능을 조절하는 데에도 도움이됩니다. 새로운 연구는 세로토닌이하는 또 다른 역할 인 학습 속도 향상을 발견했습니다.
세로토닌 수치의 변화는 우울증과 같은 기분 장애와 관련이 있지만, 우리는 여전히이 신경 전달 물질이하는 모든 역할에 대해 많이 알지 못합니다.
이전의 일부 연구 논문에서는이를 기억 및 신경 가소성 또는 건강과인지 기능을 보존하기 위해 사람의 일생 동안 지속적으로 적응하는 뇌의 능력과 연결했습니다.
이제 포르투갈 리스본의 CCU (Champalimaud Center for the Unknown)와 영국의 UCL (University College London)이라는 두 기관에 걸친 과학자들은 세로토닌이 학습 과정에도 관여한다는 사실을 발견했습니다.
보다 구체적으로, 연구자들이 현재 저널에 게재 된 논문에서 설명하는 것처럼 우리가 새로운 정보를 배우는 속도에 기여하는 것으로 보입니다. 네이처 커뮤니케이션.
마우스 모델에서 수행 된이 연구는 동물이 주어진 상황에 얼마나 빨리 행동을 적응할 수 있는지 테스트했습니다. 이 과정에서 세로토닌이 역할을하는 것 같았다.
CCU의 공동 저자 인 Zachary Mainen은“이 연구는 세로토닌이 학습 속도를 향상 시킨다는 것을 발견했습니다.
“세로토닌 뉴런이 빛을 사용하여 인위적으로 활성화되었을 때, 마우스는 그러한 유연성이 필요한 상황에서 행동을 더 빨리 적응시킬 수있었습니다.”라고 그는 덧붙였습니다.
즉, 그들은 새로운 정보에 더 많은 비중을 두었 기 때문에 이러한 뉴런이 활성화되었을 때 더 빨리 마음을 바꿨습니다.”
Zachary Mainen
두 가지 학습 전략
동물의 학습 과정과 속도를 연구하기 위해 연구원들은 물을 찾는 것이 목표 인 학습 과제에 생쥐를 노출 시켰습니다.
연구 저자 인 Madalena Fonseca는“동물들은 왼쪽이나 오른쪽에 물 디스펜서 중 하나를 찔러야하는 챔버에 배치되었습니다. 실험 템플릿을 설명하는 CCU
쥐들은 계속해서 디스펜서에서 물을 얻으려고 노력했고 시행 착오를 통해 물을 찾을 가능성이 더 높은 방법을 배웠습니다. 그러나 연구팀은 동물들이 시도 사이에 얼마나 오래 기다렸는지에 따라 달라지는 경향을 관찰했습니다.
때때로 동물들은 이미 시도한 직후에 물을 얻기 위해 또 다른 시도를했고 때로는 다른 시도를하기 전에 더 오래 기다렸습니다.
과학자들은 또한 실험 세션의 시작과 끝에서 마우스가 시도 사이에 더 오래 기다리는 경향이 있음을 확인했습니다.
이로 인해 연구자들은 세션이 시작될 때 동물이 "실험실에서 나오기를 바라는 것"으로 당면한 작업에 여전히 상당히 산만하고 관심이 없을 수 있다는 가설을 세웠습니다.
그런 다음 세션이 끝났을 때 생쥐는 물을 계속 검색 할 동기가 부족할 수 있습니다. 그 당시에는 이미 물을 채웠을 수 있기 때문입니다.
따라서 관찰 된 가변성은 결국 팀이 세로토닌이 학습과 의사 결정에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하도록 이끌었습니다.
쥐가 물을 찾으려는 시도 사이에 선호하는 대기 시간에 따라 실험에서 성공할 가능성을 최대화하기 위해 두 가지 전략 중 하나를 사용했습니다.
작업 기억과 장기 기억
동물의 시도 사이에 짧은 대기 시간 간격으로 과학자들은 쥐가 이전 실험의 성공 여부에 관계없이 전략을 기반으로하는 경향이 있음을 발견했습니다.
즉, 마우스가 한 디스펜서에서 물을 가져 오는 데 성공했다면 동일한 디스펜서를 다시 시도합니다. 이것이 지금 실패하면 다른 디스펜서로 이동합니다. 이 접근 방식을 "상승 유지 손실 전환"전략이라고합니다.
실험 사이에 대기 시간이 더 긴 경우, 마우스는 축적 된 과거 경험을 기반으로 선택을 할 가능성이 더 높았습니다.
이것이 의미하는 바는 전자의 경우 마우스가 작업 기억 또는 즉각적인 경험을 기반으로 적응 형 의사 결정으로 이어지는 단기 기억 유형을 사용했다는 것입니다.
그러나 후자의 경우 동물은 장기 기억을 사용하여 시간이 지남에 따라 이미 저장된 지식에 액세스했습니다.
세로토닌은 학습을 더 효율적으로 만듭니다
광 유전학 (빛을 사용하여 살아있는 세포의 분자를 조작하는 기술)을 사용하여 CCU 연구진은 생쥐의 뇌에서 세로토닌을 생성하는 세포를 자극하여이 신경 전달 물질의 수치가 학습 작업에서 동물의 행동에 어떻게 영향을 미치는지 확인했습니다.
그들은 쥐의 실험 사이의 대기 시간 간격을 고려하여 축적 된 데이터를 분석했을 때 세로토닌 수치가 높을수록 동물이 이전 경험에서 얼마나 효과적으로 학습했는지가 증폭된다는 결론을 내 렸습니다. 그러나 이것은 더 긴 대기 간격 이후의 선택에만 적용됩니다.
CCU의 공동 저자 인 Masayoshi Murakami는“세로토닌은 항상 보상을 통한 학습을 향상시키고 있지만이 효과는 동물의 선택의 일부에서만 명백합니다.
UCL 연구원 인 Kiyohito Iigaya는“대부분의 실험에서 동물이 승패를 좌우하는 전략을 따르는 '빠른 시스템'이 선택을 주도했습니다. 그러나 소수의 실험에서 우리는이 간단한 전략이 동물의 선택을 전혀 설명하지 못한다는 것을 발견했습니다. "
"이러한 시험에서 우리는 대신 동물이 그들의 선택에 영향을 미치는 가장 최근의 시험뿐만 아니라 많은 시험에 대한 보상 내역 인 '느린 시스템'을 따랐다는 것을 발견했습니다."
“또한, 세로토닌은 동물이 느린 시스템을 따르는 이러한 후자의 선택에만 영향을 미쳤습니다.”라고 Iigaya는 덧붙입니다.
기분 및 행동과의 연결
저자들은 또한이 발견이 왜 선택적 세로토닌 재 흡수 억제제 (SSRI) (세로토닌 수치를 높이고 우울증 치료에 사용되는 약물 유형)가인지 행동 치료 (CBT)와 함께 사용될 때 가장 효과적인지 설명 할 수 있다고 생각합니다.
SSRI가 뇌의 화학적 불균형을 해결하여 우울증을 해결하는 동안 CBT의 목표는 우울증 증상을 개선하기 위해 행동 반응을 바꾸는 것입니다.
“우리의 결과는 세로토닌이 학습 속도에 영향을줌으로써 [뇌] 가소성을 향상 시킨다는 것을 시사합니다.”라고 연구 저자들은 발표 된 논문에 결론을 썼습니다.
그들은 예를 들어 SSRI를 사용한 치료가 환자의 습관 파괴를 장려하는 소위인지 행동 치료와 결합 할 때 더 효과적 일 수 있다는 사실에 공감합니다.”라고 덧붙였습니다.
