מחקר חדש מאוניברסיטת מרילנד, מחוז בולטימור (UMBC) חושף כיצד שני חלקים שונים של מרכז הזיכרון של המוח מתאחדים באזור תגמול מרכזי כדי לעזור לעכברים – וכנראה לבני אדם – לשלב זיכרונות של מקומות והקשרים עם הדחף לחפש תגמולים.
הממצאים מציעים תובנה חדשה לגבי האופן שבו המוח משלב מידע על "איפה" ו"מה מרגיש טוב" כדי להנחות החלטות יומיומיות, כמו ללכת למסעדה מועדפת לפגוש חברים או לחפש חוויות מתגמלות. באופן ספציפי, תגלית זו, שפורסמה ב-Journal of Neuroscience, מראה כי תשומות מההיפוקמפוס הגבי והגחוני מתכנסות לאותם נוירונים בודדים באזור מוח אחר, הגרעין האקומבנס, שם הם מקיימים אינטראקציה בדרכים שמגבירות את ההשפעות של זה.
הקשר בין ההיפוקמפוס לגרעין האקומבנס הוא המקום שבו המפה של המוח לאן ללכת פוגשת תחושה של למה כדאי ללכת".
טארה לגייטס, סופרת בכירה, עוזרת פרופסור במחלקה למדעי הביולוגיה של UMBC
במשך שנים, מדענים ראו את הקשרים מההיפוקמפוס הגבי, שקשור יותר לזיכרון מרחבי ולניווט, ואת ההיפוקמפוס הגחוני, שקשור חזק יותר לרגשות ולמוטיבציה, כנפרדים ברובם. מאמר זה מאתגר את ההבנה הזו.
"נוירון בודד יכול לקבל קלט מאזורי מוח שונים, וההבנה כיצד הוא משלב אותם חיונית להבנה מה מניע פעולות מכוונות מטרה", אומר לגייטס.
בעוד שהמחקר הנוכחי מתמקד בתאים בודדים, ההשלכות מגיעות רחוק יותר. ידע טוב יותר על האופן שבו המעגלים הקשורים לתגמול מעבדים ומשלבים מידע יכול לשפוך אור על מצבים שבהם מוטיבציה מופרעת, כגון דיכאון, התמכרות או הפרעות חרדה.
תקריב על התכנסות
צוות המחקר השתמש בשיטות מתקדמות, כולל שימוש באור כדי לעורר מסלולים ספציפיים (טכניקה הנקראת אופטוגנטיקה), הקלטות מדויקות של פעילות חשמלית בנוירונים, והדמיה מפורטת של מיקרוסקופ כדי לזהות קבוצת נוירונים בחלק ספציפי של ה-acmbens שמקבלת קלט ישיר מההיפוקמפוס הגבי והגחוני.
חשוב לציין, הסינפסות המעורבות בשני המסלולים הללו יושבות קרובות מאוד זו לזו – לעתים קרובות בתוך כמה מיקרונים (אלפיות המילימטר) – על אותם ענפים של הדנדריטים של הנוירונים, שנראים כמו שורשי עצים על תאי עצב. הקרבה הזו מאפשרת להם להשפיע זה על זה במהירות. הצוות מצא שכאשר שני הקלטים פעילים בו-זמנית, הם מייצרים תגובה משולבת חזקה יותר מאשר כל אחד מהם לבד.
החוקרים שיתפו פעולה עם Tagide deCarvalho, מנהל מתקן הדמיה קית' פורטר של UMBC, כדי להשיג את ההדמיה ברזולוציה גבוהה שאישרה את השותפויות הקרובות הללו. תוכנה משודרגת במתקן אפשרה לצוות ללכוד פרוסות דיגיטליות דקות במיוחד (עובי 0.2 מיקרון) וליצור שחזורים תלת מימדיים של ענפי נוירון, מה שמדגים בבירור את הקרבה של הסינפסות שיאפשרו להם אינטראקציה.
המחברת הראשונה של המחקר, אשלי קופנהייבר, Ph.D. 25', מדעי המוח ומדעי הקוגניציה, הובילו הרבה מהעבודה המעשית בהקלטות והדמיה תוך הדרכת חברי צוות לתואר ראשון.
"אחד החלקים המרגשים ביותר בפרויקט המאתגר הטכנית הזה היה ביצוע אופטוגנטיקה של צבעים כפולים במהלך האלקטרו-פיזיולוגיה – ממש הבהרתי אלומות זעירות של אור אדום וכחול על רקמת המוח, שהפעילה את נוירוני ההיפוקמפוס הגבי או הגחון, כדי שאוכל לתעד את התגובות החשמליות בתאי העצב של הגרעין. קִסמִי", אומר קופנהייבר. "מעבר לאהבת הטכניקה, לדעתי, זיהינו כמה מנגנונים ממש קריטיים ויסודיים של שילוב אותות בתוך המוח. אני מאוד נרגש לראות לאן העבודה הזו מתקדמת".
מתאים להתנהגות
ההבנה כיצד נוירון בודד מטפל באותות מאזורי מוח שונים היא המפתח לתפיסת התנהגויות מורכבות, אומר לגייטס, בעל מינוי משני במחלקה לפרמקולוגיה ופיזיולוגיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מרילנד. האותות מההיפוקמפוס הגבי והגחוני "כנראה מתכנסים יותר ממה שהערכנו בעבר, מה שיכול לשנות את האופן שבו אנשים ניגשים לשאלות על מוטיבציה ולמידה", היא מוסיפה.
סוג זה של התכנסות עשוי לעזור לבעלי חיים ליצור קשרים בין תוצאות מתגמלות לבין הסביבה שבה הם מתרחשים – יכולת חיונית להישרדות. התכנסות דומה נראתה באזורי מוח אחרים המעורבים בלמידה רגשית, אומר לגייטס, מה שמציע שהמוח עשוי להשתמש באסטרטגיה זו באופן נרחב כדי לקשר הקשר מסוים עם תחושה ופעולה.
המעבדה של לגייטס כבר בונה על הבסיס של מאמר זה על ידי בחינת כיצד מתח וחומרים כמו מזון, תרופות וסמים אסורים משפיעים על אותם קשרים, במטרה ארוכת טווח לספק טיפולים ממוקדים יותר למצבי בריאות נפשיים שונים. בעתיד המיידי, הצוות מקווה לתעד פעילות מהנוירונים המחוברים במיוחד הללו במהלך התנהגויות אמיתיות כדי לקשר ישירות את ההצלבה שהתגלתה לאחרונה בין ההיפוקמפוס הגחון והגבי לפעולות.
על ידי חשיפת השכבה הסמויה הזו של שיתוף פעולה בין מסלולי ההיפוקמפוס, מעבדת LeGates קידמה את ההבנה שלנו כיצד המוח שוזר יחד זיכרון ומוטיבציה – תהליך בסיסי המעצב את ההחלטות המניעות את חיי היומיום.
