Ana Sayfa arşiv Meyve sinekleri beynin nasıl ödüle dayalı kararlar aldığına dair ipuçları sunuyor

Meyve sinekleri beynin nasıl ödüle dayalı kararlar aldığına dair ipuçları sunuyor

0
Meyve sinekleri beynin nasıl ödüle dayalı kararlar aldığına dair ipuçları sunuyor
Meyve sinekleri beynin nasıl ödüle dayalı kararlar aldığına dair ipuçları sunuyor
Meyve sinekleri beynin nasıl ödüle dayalı kararlar aldığına dair ipuçları sunuyor

Pek çok LP plak koleksiyoncusu gibi James Fitzgerald’ın kayınbiraderi de koleksiyonu için sürekli olarak en iyi plağı bulduğu favori bir mağazaya sahip. Ancak mağazada saatlerce vakit geçirdiği ve eli boş çıktığı zamanlar da oluyor.

Ayrıca ara sıra şehrin diğer tarafındaki plak dükkanına gitmesi gerektiğini de biliyor; bazen son ziyaretinden bu yana stoklanan, bulunması zor bir mücevheri satın alıyor.

Fitzgerald’ın kayınbiraderi bir hesaplama yapıyor: davranışına yön verecek olası sonuçları tartıyor. En sevdiği plak mağazası onu daha sık ödüllendiriyor, bu yüzden en çok o mağazayı ziyaret ediyor. İkinci kademe mağazanın onu ödüllendirme olasılığı daha düşüktür, bu nedenle o mağazayı yalnızca ara sıra ziyaret eder.

Fitzgerald gibi bir sinir bilimci ve HHMI’nin Janelia Araştırma Kampüsü’nde grup lideri olan Glenn Turner, bu “rekor yiyecek arama” alışkanlığının, hayvanlar aleminde yaygın olan eşleştirme adı verilen davranış türünün mükemmel bir örneği olduğunu söylüyor.

Fareler ve sinekler gibi yenilikçi olmayan hayvanlar, vinil yerine, gıda kalitesini uzaktan değerlendirmek için koku gibi duyusal ipuçlarını kullanarak yiyecek ararlar.

Ancak güvercinlerden farelere ve insanlara kadar her şeyde eşleşme gözlemlenirken, beynin bu değere dayalı karar almayı nasıl gerçekleştirdiği belirsizdi. Araştırmacılar daha önce bunun nasıl olabileceğine dair bir teori öne sürmüştü ancak fikir gerçek dünyada test edilmemişti.

Şimdi, Fitzgerald, Turner, Janelia Yüksek Lisans Uzmanı Adithya Rajagopalan, eski Janelia Üyesi Ran Darshan ve Araştırma Uzmanı Karen Hibbard’ın da dahil olduğu Janelia araştırmacılarından oluşan bir ekip, önerilen teorinin işe yaradığını doğruladı.

Rajagopalan’ın deneyleri, Fitzgerald’ın kayınbiraderi gibi meyve sineklerinin de ödül olasılığı hakkındaki beklentilerine göre kararlar alabildiğini gösterdi. Ekip ayrıca sinek beyninde bu değer ayarlamalarının yapıldığı bölgeyi de belirledi ve bu teoriyi doğrudan sinir devreleri düzeyinde test etmelerine olanak sağladı.

Turner, “Sineklerin, dünyalarına değer atamak için beklentiyi kullandıklarını bulduk” diyor. “Aynı zamanda çok zarif olan ve bu yaygın fenomeni açıklayan bu teorik çalışmaya gerçekten güzel bir şekilde bağlanıyor.”

Sinek beyninin bu her yerde bulunan davranışı nasıl gerçekleştirdiğini ortaya çıkarmak, bilim adamlarının insanlar da dahil olmak üzere daha büyük hayvanların beyinlerinde benzer karar verme süreçlerinin nasıl gerçekleştiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.

Bağımlılık gibi hastalıklarda karar verme süreci ters gidiyor, dolayısıyla araştırmacılara göre bu sürecin daha basit beyinlerde nasıl çalıştığını anlamanın büyük değeri var.

“Bu makalede tanımladığımız fikir türleri ve teorik çerçeve, daha karmaşık davranışlara izin vermek için daha fazla katmanın eklendiği daha büyük organizmalarda evrimin üzerine inşa edilecek bir tohum gibi görünüyor” diyor Rajagopalan. çalışmayı anlatan yeni makale.

Eşleştirme davranışını araştırmak

Beyinleri iyi çalışılmış ve haritalandırılmış meyve sinekleri, eşleşmeyi ve bunun altında yatan mekanizmaları incelemek için cazip bir seçimdi. Ancak öncelikle ekibin meyve sineğinin kararlarını gözlemlemenin bir yolunu tasarlaması gerekiyordu.

Johns Hopkins Üniversitesi ile ortak bir yüksek lisans programı aracılığıyla Turner Laboratuvarı’na gelen Rajagopalan, projeye öncülük etti. Tek bir sineğin simetrik Y şeklindeki bir arenanın bir koluna girdiği bir deney tasarladı.

Kokular Y’nin diğer iki koluna pompalanır. Sinek bir kokuyu veya diğerini takip etmeyi seçer ve ödüllendirilir – bu durumda şeker algılayan nöronları etkinleştirilerek – ancak farklı olasılıklarla: Bir koku başka bir kokuya dönüşebilir. yüzde 80’inde ödül, diğer koku ise yüzde 20’sinde ödül verebilir.

Araştırmacılar, sineğin kendilerine sunulanlarla aynı oranlarda ödül beklemeyi öğrendiğini ve daha sonra bu beklentilere göre seçimini yaptığını buldu. Bu eylemler, eşleştirme davranışına adını verir: Yüzde 80’inde sinek, ödüllerin yüzde 80’ini veren kokuyu seçer. Ve zamanın yüzde 20’sinde, ödüllerin yüzde 20’sini sağlayan kokuyu seçti.

Ekip, davranışı, sinek beyninin öğrenme ve hafızadan sorumlu bölgesi olan mantar gövdesindeki belirli sinapslara kadar takip etti. Bu onların, eşleştirme teorisine dayalı olarak beynin bu davranışı nasıl yürüttüğüne dair bir model oluşturmalarını sağladı.

Bu teoride, farklı seçimlerle ilişkili değerler, sinaptik güçteki değişiklikler yoluyla öğrenilir: Sinaptik bağlantılar, beklenen ve alınan ödül arasındaki farkla orantılı olarak güçlendirilir veya zayıflatılır.

Ekibin bu teoriye ve sineğin davranışına dayanan modeli, bireysel sinapsların değere dayalı karar almayı mümkün kılmak için nasıl değiştiğini göstermelerine olanak tanıdı.

Yeni çalışma, deney ve teori arasındaki önemli etkileşimi vurguluyor ve bir hayvanın nasıl öğrendiğini belirleyen kuralların tanımı üzerinde birleşiyor; araştırmacıların hem kavramsal hem de mekanik düzeyde tatmin edici olduğunu söylediği bir sonuç.

Fitzgerald, “Sinapsların nasıl değiştiğine ilişkin bu basit mekanik açıklama yoluyla bu karmaşık ekonomik kararları alabileceğinizi görebilmek, mekanik bilişsel sinir biliminin ne anlama gelebileceğinin harika bir örneğidir” diyor. “Bu evrensel özelliği alıyoruz ve bu küçük hayvanların güçlü yanlarını kullanarak onu gerçekten mekanik olarak çiviliyoruz.”