دور الدوبامين في التعلم من الثواب والعقاب

ملخص: يلعب الدوبامين، وهو ناقل عصبي، دورًا مهمًا في تشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة والعقاب في الدماغ البشري.

وتشير الدراسة إلى أن الدوبامين ضروري للتعلم من التجارب الإيجابية والسلبية، مما يساعد الدماغ على تعديل السلوك بناءً على العواقب. باستخدام التقنيات الكهروكيميائية والتعلم الآلي، قام العلماء بقياس مستويات الدوبامين في الوقت الحقيقي خلال لعبة كمبيوتر تتضمن المكافآت والعقوبات.

تسلط النتائج الضوء على الدور المعقد للدوبامين في السلوك البشري وقد يكون لها آثار على فهم الاضطرابات النفسية والعصبية.

مفتاح الحقائق:

1. يعمل الدوبامين كناقل عصبي في الدماغ، مما يسهل التواصل بين الخلايا العصبية ويلعب دورًا في الحركة والإدراك والتعلم.
2. هذه الدراسة هي الأولى التي تدرس كيفية تشفير الدوبامين للمكافآت والعقوبات في الدماغ البشري على نطاقات زمنية سريعة.
3. إن فهم دور الدوبامين في مكافأة التجارب ومعاقبتها قد يوفر نظرة ثاقبة للاضطرابات النفسية والعصبية.

مصدر: مركز ويك فورست المعمداني الطبي

ماذا يحدث في الدماغ البشري عندما نتعلم من التجارب الإيجابية والسلبية؟ للإجابة على هذا السؤال وفهم عملية صنع القرار والسلوك البشري بشكل أفضل، يدرس العلماء الدوبامين.

الدوبامين هو ناقل عصبي يتم إنتاجه في الدماغ ويعمل كرسول كيميائي يسهل التواصل بين الخلايا العصبية في الدماغ والجسم. وتشارك في وظائف مثل الحركة والإدراك والتعلم. على الرغم من أنه من المعروف أن الدوبامين مرتبط بالمشاعر الإيجابية، إلا أن العلماء يدرسون دوره في التجارب السلبية.

الآن، نشرت دراسة جديدة أجراها باحثون في كلية الطب بجامعة ويك فورست في الأول من ديسمبر التقدم العلمي أظهر أن إطلاق الدوبامين في الدماغ البشري يلعب دورًا مهمًا في تشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة والعقاب.

وهذا يعني أن الدوبامين يشارك في عملية التعلم من التجارب الإيجابية والسلبية، مما يسمح للدماغ بضبط وتعديل سلوكه بناءً على عواقب هذه التجارب.

يقول: “في السابق، أظهرت الأبحاث أن الدوبامين يلعب دورًا مهمًا في كيفية تعلم الحيوانات من تجارب “المكافأة” (و”العقاب”). ولكن لم يتم القيام إلا بالقليل من العمل لتقييم ما يفعله الدوبامين بشكل مباشر في الدماغ البشري على فترات زمنية أسرع. وقال كينيث كيشيدا، دكتوراه، أستاذ مشارك في علم وظائف الأعضاء والصيدلة وجراحة الأعصاب، في كلية الطب بجامعة ويك فورست.

“هذه هي الدراسة الأولى التي تبحث في كيفية تشفير الدوبامين للمكافآت والعقوبات وما إذا كان الدوبامين يعكس إشارة التدريس “المثلى” المستخدمة في أبحاث الذكاء الاصطناعي الأكثر تقدمًا اليوم.”

بالنسبة للدراسة، استخدم الباحثون في مجموعة كيشيدا قياس الجهد الدوري سريع المسح، وهي تقنية كهروكيميائية مدمجة مع التعلم الآلي، لاكتشاف وقياس مستويات الدوبامين في الوقت الفعلي (أي 10 قياسات في الثانية). ومع ذلك، فإن هذا الأسلوب يمثل تحديًا ولا يمكن إجراؤه إلا أثناء الإجراءات الجراحية مثل جراحة الدماغ لتحفيز الدماغ العميق (DBS).

يستخدم DPS بشكل شائع لعلاج حالات مثل مرض باركنسون، والرعاش، واضطراب الوسواس القهري، والصرع.

لإدخال القطب الكهربائي الدقيق من ألياف الكربون، جراح الأعصاب المعمداني في Atrium Health Wake Forest Wake Forest Stephen P. داتر، دكتوراه في الطب وأدريان دبليو. عملت مجموعة كيشيدا مع Luxton، MD. كان من المقرر أن يتلقى ثلاثة مشاركين في مركز أتريوم هيلث ويك فورست المعمداني الطبي علاج التحفيز العميق للدماغ لعلاج الهزات العميقة.

وبينما كان المشاركون مستيقظين في غرفة العمليات، لعبوا لعبة كمبيوتر بسيطة. أثناء لعبهم اللعبة، تم أخذ قياسات الدوبامين في الجسم المخطط، وهو جزء من الدماغ مهم للإدراك واتخاذ القرار والحركات المنسقة.

أثناء اللعبة، تمت مكافأة اختيارات المشاركين أو معاقبتهم بمكاسب أو خسائر مالية حقيقية. تم تقسيم اللعبة إلى ثلاث مراحل تعلم فيها المشاركون اتخاذ خيارات تزيد من المكافآت وتقلل من العقوبات الناتجة عن ردود الفعل الإيجابية أو السلبية. تم قياس مستويات الدوبامين بشكل مستمر، مرة كل 100 مللي ثانية، خلال كل مرحلة من المراحل الثلاث للعبة.

“لقد وجدنا أن الدوبامين يلعب دورًا في الإشارة إلى التجارب الإيجابية والسلبية في الدماغ، ولكنه هو الأمثل عند محاولة التعلم من تلك العواقب. والأمر المثير للاهتمام أيضًا هو أنه يبدو أن هناك مسارات مستقلة في الدماغ تشغل نظام الدوبامين بشكل منفصل تجارب مجزية ومعاقبة.

وقال كيشيدا: “تكشف نتائجنا عن نتيجة مفاجئة وهي أن هذين المسارين يمكنهما تشفير تجارب المكافأة والعقاب على نطاقات زمنية متغيرة قليلاً تفصل بينها 200 إلى 400 مللي ثانية فقط”.

ويعتقد كيشيدا أن هذا المستوى من الفهم سيؤدي إلى فهم أفضل لكيفية تأثر نظام الدوبامين لدى البشر الذين يعانون من اضطرابات نفسية وعصبية. وقال كيشيدا إن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لفهم كيفية تغير إشارات الدوبامين في الاضطرابات النفسية والعصبية.

وقال كيشيدا: “تقليدياً، يُشار إلى الدوبامين في كثير من الأحيان باسم “الناقل العصبي الممتع”.

“ومع ذلك، فإن عملنا يقدم دليلاً على أن هذه ليست الطريقة للتفكير في الدوبامين. وبدلاً من ذلك، يعد الدوبامين جزءًا مهمًا من نظام متطور يُعلم دماغنا ويوجه سلوكنا.

“إن اكتشاف أن الدوبامين يشارك في تعليم أدمغتنا تجارب العقاب هو اكتشاف مهم وقد يوفر اتجاهات جديدة في الأبحاث التي ستساعدنا على فهم أفضل للآليات الكامنة وراء الاكتئاب والإدمان والاضطرابات النفسية والعصبية ذات الصلة.”

حول هذا الدوبامين وتعلم أخبار البحث

مؤلف: كينيث د. كيشيتا
مصدر: مركز ويك فورست المعمداني الطبي
اتصال: كينيث د. كيشيدا – مركز ويك فورست المعمداني الطبي
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تؤدي التقلبات دون الثانية في الدوبامين خارج الخلية إلى تشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة والعقاب لدى البشر“بول ساندز وآخرون. التقدم العلمي

ملخص

تؤدي التقلبات دون الثانية في الدوبامين خارج الخلية إلى تشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة والعقاب لدى البشر

في دماغ الثدييات، يُفترض أن نشاط الخلايا العصبية الدوبامين في الدماغ المتوسط ​​يقوم بتشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة التي تعزز التعلم وتوجيه السلوك عن طريق إحداث تغييرات سريعة في مستويات الدوبامين في مناطق الدماغ المستهدفة.

هذه الفرضية (والبدائل المتعلقة بدور الدوبامين في التعلم بالعقاب) لها أدلة مباشرة محدودة لدى البشر. قمنا بقياس قياسات إطلاق الدوبامين داخل الجمجمة في الثانية الثانية لدى المتطوعين (أي المرضى الذين يخضعون لعملية جراحية لتحفيز الدماغ العميق) وهم يقومون بمهمة اختيار تعلم المكافأة والعقاب الاحتمالية المصممة لاختبار ما إذا كان إطلاق الدوبامين يشفر فقط أخطاء التنبؤ بالمكافأة أو ما إذا كان إطلاق الدوبامين يشفر أخطاء التنبؤ بالمكافأة. قد تشفر العقوبة التكيفية أيضًا إشارات التعلم.

أظهرت النتائج أن مستويات الدوبامين خارج الخلية يمكنها تشفير أخطاء التنبؤ بالمكافأة والعقاب على فترات زمنية مختلفة عبر مسارات مستقلة خاصة بالتكافؤ في الدماغ البشري.