Δίδαξα στους αρουραίους να οδηγούν αυτοκίνητο και μπορεί να μας βοηθήσει να ζήσουμε πιο ευτυχισμένες ζωές
Πανεπιστήμιο του ΡίτσμοντΗ διδασκαλία σε αρουραίους να οδηγούν ένα μικροσκοπικό αυτοκίνητο γύρω από ένα εργαστήριο είχε κάποια εκτεταμένα αποτελέσματα – δίδαξε στους επιστήμονες πολλά για τα οφέλη της πρόβλεψης της χαράς που φέρνουν τα πράγματα που αγαπάμε.
Κατασκευάσαμε το πρώτο μας αυτοκίνητο τρωκτικών από ένα πλαστικό δοχείο δημητριακών. Μετά από δοκιμή και λάθος, οι συνάδελφοί μου και εγώ διαπιστώσαμε ότι οι αρουραίοι μπορούσαν να μάθουν να οδηγούν προς τα εμπρός πιάνοντας ένα μικρό σύρμα που λειτουργούσε σαν πεντάλ γκαζιού. Σε λίγη ώρα, οδηγούσαν με εκπληκτική ακρίβεια για να φτάσουν σε μια απόλαυση Froot Loop.
Όπως ήταν αναμενόμενο, οι αρουραίοι που στεγάζονταν σε εμπλουτισμένα περιβάλλοντα – με παιχνίδια, χώρο και συνοδούς – έμαθαν να οδηγούν πιο γρήγορα από εκείνους σε τυπικά κλουβιά. Αυτό το εύρημα υποστήριξε την ιδέα ότι τα πολύπλοκα περιβάλλοντα ενισχύουν τη νευροπλαστικότητα : την ικανότητα του εγκεφάλου να αλλάζει καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής ως απάντηση στις περιβαλλοντικές απαιτήσεις.
Αφού δημοσιεύσαμε την έρευνά μας, η ιστορία της οδήγησης αρουραίων έγινε viral στα μέσα ενημέρωσης . Το έργο συνεχίζεται στο εργαστήριό μου με νέα, βελτιωμένα οχήματα που λειτουργούν από αρουραίους ή ROV, σχεδιασμένα από τον καθηγητή ρομποτικής John McManus και τους μαθητές του. Αυτά τα αναβαθμισμένα ηλεκτρικά ROV – με καλωδιώσεις που αντέχουν στους αρουραίους, άφθαρτα ελαστικά και εργονομικούς μοχλούς οδήγησης – μοιάζουν με μια έκδοση τρωκτικών του Cybertruck της Tesla.
Ως νευροεπιστήμονας που υποστηρίζει τη στέγαση και τη δοκιμή πειραματόζωων σε φυσικούς οικοτόπους, μου φάνηκε διασκεδαστικό να βλέπω πόσο έχουμε απομακρυνθεί από τις εργαστηριακές πρακτικές μου με αυτό το έργο. Οι αρουραίοι συνήθως προτιμούν βρωμιά, ραβδιά και πέτρες από πλαστικά αντικείμενα. Τώρα, τους είχαμε να οδηγούν αυτοκίνητα.
Αλλά και οι άνθρωποι δεν εξελίχθηκαν για να οδηγούν. Αν και οι αρχαίοι μας πρόγονοι δεν είχαν αυτοκίνητα, είχαν ευέλικτο μυαλό που τους επέτρεπε να αποκτήσουν νέες δεξιότητες – φωτιά, γλώσσα, πέτρινα εργαλεία και γεωργία. Και λίγο καιρό μετά την εφεύρεση του τροχού, οι άνθρωποι κατασκεύασαν αυτοκίνητα.
Πανεπιστήμιο του ΡίτσμοντΑν και τα αυτοκίνητα που κατασκευάζονται για αρουραίους απέχουν πολύ από οτιδήποτε θα συναντούσαν στην άγρια φύση, πιστεύαμε ότι η οδήγηση αντιπροσώπευε έναν ενδιαφέροντα τρόπο για να μελετήσουμε πώς τα τρωκτικά αποκτούν νέες δεξιότητες. Απροσδόκητα, διαπιστώσαμε ότι οι αρουραίοι είχαν ένα έντονο κίνητρο για την εκπαίδευση στην οδήγηση, συχνά πηδώντας στο αυτοκίνητο και γυρνώντας τον «μοτέρ μοχλού» πριν το όχημά τους βγει στο δρόμο. Γιατί ήταν αυτό;
Οι έννοιες από τα εισαγωγικά εγχειρίδια ψυχολογίας απέκτησαν μια νέα, πρακτική διάσταση στο εργαστήριο οδήγησης τρωκτικών. Βασιζόμενοι σε θεμελιώδεις προσεγγίσεις μάθησης, όπως η λειτουργική προετοιμασία , η οποία ενισχύει τη στοχευμένη συμπεριφορά μέσω στρατηγικών κινήτρων, εκπαιδεύσαμε τους αρουραίους βήμα-βήμα στα εκπαιδευτικά προγράμματα των οδηγών τους (χρησιμοποιώντας το Froot Loops ως ανταμοιβή).
Αρχικά, έμαθαν βασικές κινήσεις, όπως το ανέβασμα στο αυτοκίνητο και το πάτημα ενός μοχλού. Αλλά με την εξάσκηση, αυτές οι απλές ενέργειες εξελίχθηκαν σε πιο σύνθετες συμπεριφορές, όπως η οδήγηση του αυτοκινήτου προς έναν συγκεκριμένο προορισμό.
Οι αρουραίοι μου δίδαξαν επίσης κάτι βαθύ ένα πρωί κατά τη διάρκεια της πανδημίας του Covid-19.
Ήταν το καλοκαίρι του 2020, μια περίοδος που σημαδεύτηκε από συναισθηματική απομόνωση σχεδόν για όλους στον πλανήτη, ακόμα και για αρουραίους εργαστηρίου. Όταν μπήκα στο εργαστήριο, παρατήρησα κάτι ασυνήθιστο: οι τρεις αρουραίοι που είχαν εκπαιδευτεί στην οδήγηση έτρεξαν ανυπόμονα στο πλάι του κλουβιού, πηδώντας όπως κάνει ο σκύλος μου όταν τον ρώτησαν αν θέλει να κάνει μια βόλτα.
Οι αρουραίοι το έκαναν πάντα αυτό και απλά δεν το είχα προσέξει; Ήταν απλώς πρόθυμοι για ένα Froot Loop ή περίμεναν την ίδια την κίνηση; Όποια και αν ήταν η περίπτωση, φαινόταν να αισθάνονται κάτι θετικό – ίσως ενθουσιασμό και προσμονή.
Συμπεριφορές που σχετίζονται με θετικές εμπειρίες συνδέονται με τη χαρά στους ανθρώπους, αλλά τι γίνεται με τους αρουραίους; Έβλεπα κάτι παρόμοιο με χαρά σε έναν αρουραίο; Ίσως ναι, λαμβάνοντας υπόψη ότι η έρευνα της νευροεπιστήμης υποδηλώνει ολοένα και περισσότερο ότι η χαρά και τα θετικά συναισθήματα διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην υγεία τόσο των ανθρώπων όσο και των μη ανθρώπινων ζώων.
Με αυτό, η ομάδα μου και εγώ μετατοπίσαμε την εστίασή μας από θέματα όπως το πώς το χρόνιο στρες επηρεάζει τον εγκέφαλο στο πώς τα θετικά γεγονότα - και η προσμονή για αυτά τα γεγονότα - διαμορφώνουν τις νευρικές λειτουργίες.
Δουλεύοντας με τη μεταδιδακτορική συνάδελφο Kitty Hartvigsen , σχεδίασα ένα νέο πρωτόκολλο που χρησιμοποιούσε περιόδους αναμονής για να αυξήσει την προσμονή πριν από ένα θετικό γεγονός. Φέρνοντας το Pavlovian conditioning στο μείγμα, οι αρουραίοι έπρεπε να περιμένουν 15 λεπτά μετά την τοποθέτηση ενός μπλοκ Lego στο κλουβί τους πριν λάβουν ένα Froot Loop. Έπρεπε επίσης να περιμένουν στο κλουβί μεταφοράς τους για λίγα λεπτά προτού μπουν στο Rat Park, το χώρο παιχνιδιού τους. Προσθέσαμε επίσης προκλήσεις, όπως να τους φτιάξουμε με ηλιόσπορο πριν φάνε.
Getty ImagesΑυτό έγινε το ερευνητικό μας πρόγραμμα Wait For It . Ονομάσαμε αυτή τη νέα σειρά μελέτης Upers – Απρόβλεπτες απαντήσεις θετικής εμπειρίας – όπου οι αρουραίοι εκπαιδεύτηκαν να περιμένουν για ανταμοιβές. Αντίθετα, οι αρουραίοι ελέγχου έλαβαν τις ανταμοιβές τους αμέσως. Μετά από περίπου ένα μήνα εκπαίδευσης, εκθέτουμε τους αρουραίους σε διαφορετικά τεστ για να προσδιορίσουμε πώς η αναμονή για θετικές εμπειρίες επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο μαθαίνουν και συμπεριφέρονται. Αυτήν τη στιγμή κοιτάμε τον εγκέφαλό τους για να χαρτογραφήσουμε το νευρικό αποτύπωμα εκτεταμένων θετικών εμπειριών.
Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι αρουραίοι που πρέπει να περιμένουν τις ανταμοιβές τους δείχνουν σημάδια μετατόπισης από ένα απαισιόδοξο γνωστικό στυλ σε ένα αισιόδοξο σε ένα τεστ που σχεδιάστηκε για τη μέτρηση της αισιοδοξίας των τρωκτικών. Είχαν καλύτερες επιδόσεις σε γνωστικά καθήκοντα και ήταν πιο τολμηροί στις στρατηγικές επίλυσης προβλημάτων. Συνδέσαμε αυτό το πρόγραμμα με το ευρύτερο ενδιαφέρον του εργαστηρίου μας για τα προϊόντα συμπεριφοράς , έναν όρο που επινόησα για να υποδείξω ότι οι εμπειρίες μπορούν να αλλάξουν τη χημεία του εγκεφάλου όπως και τα φαρμακευτικά προϊόντα.
Αυτή η έρευνα παρέχει περαιτέρω υποστήριξη για το πώς η πρόβλεψη μπορεί να ενισχύσει τη συμπεριφορά. Προηγούμενη εργασία με εργαστηριακούς αρουραίους έχει δείξει ότι οι αρουραίοι που πιέζουν μια μπάρα για κοκαΐνη - ένα διεγερτικό που αυξάνει την ενεργοποίηση της ντοπαμίνης - ήδη βιώνουν μια αύξηση της ντοπαμίνης καθώς αναμένουν μια δόση κοκαΐνης.
Δεν ήταν μόνο οι επιπτώσεις της προσμονής στη συμπεριφορά των αρουραίων που τράβηξαν την προσοχή μας. Μια μέρα, ένας μαθητής παρατήρησε κάτι περίεργο: ένας από τους αρουραίους της ομάδας που εκπαιδεύτηκε να περιμένει θετικές εμπειρίες είχε την ουρά του ίσια με έναν απατεώνα στο τέλος, που έμοιαζε με το χερούλι μιας ντεμοντέ ομπρέλας.
Δεν το είχα δει ποτέ αυτό στις δεκαετίες που δούλευα με αρουραίους. Εξετάζοντας το βίντεο, διαπιστώσαμε ότι οι αρουραίοι που εκπαιδεύτηκαν να προβλέπουν θετικές εμπειρίες ήταν πιο πιθανό να κρατήσουν την ουρά τους ψηλά από τους μη εκπαιδευμένους αρουραίους. Αλλά τι ακριβώς σήμαινε αυτό;
Περίεργος, δημοσίευσα μια φωτογραφία της συμπεριφοράς στα social media. Συνάδελφοι νευροεπιστήμονες αναγνώρισαν αυτό ως μια πιο ήπια μορφή αυτού που ονομάζεται ουρά Straub , που συνήθως παρατηρείται σε αρουραίους που έλαβαν το οπιοειδές μορφίνη. Αυτή η μπούκλα σε σχήμα S συνδέεται επίσης με την ντοπαμίνη . Όταν μπλοκάρεται η ντοπαμίνη, η συμπεριφορά της ουράς Straub υποχωρεί.
Getty ImagesΟι φυσικές μορφές οπιούχων και ντοπαμίνης - βασικοί παράγοντες στα μονοπάτια του εγκεφάλου που μειώνουν τον πόνο και ενισχύουν την ανταμοιβή - φαίνεται να είναι ενδεικτικά συστατικά των ανυψωμένων ουρών στο προπονητικό μας πρόγραμμα προσμονής. Η παρατήρηση της στάσης της ουράς σε αρουραίους προσθέτει ένα νέο επίπεδο στην κατανόησή μας για τη συναισθηματική έκφραση των αρουραίων, υπενθυμίζοντάς μας ότι τα συναισθήματα εκφράζονται σε ολόκληρο το σώμα.
Αν και δεν μπορούμε να ρωτήσουμε απευθείας τους αρουραίους αν τους αρέσει να οδηγούν, επινοήσαμε ένα τεστ συμπεριφοράς για να αξιολογήσουμε το κίνητρό τους για οδήγηση. Αυτή τη φορά, αντί να δίνουν μόνο στους αρουραίους την επιλογή να οδηγήσουν στο δέντρο Froot Loop, θα μπορούσαν επίσης να κάνουν ένα πιο σύντομο ταξίδι με τα πόδια – ή πόδι, σε αυτή την περίπτωση.
Παραδόξως, δύο από τους τρεις αρουραίους επέλεξαν να ακολουθήσουν το λιγότερο αποτελεσματικό μονοπάτι να απομακρυνθούν από την ανταμοιβή και να τρέξουν στο αυτοκίνητο για να οδηγήσουν στον προορισμό τους στο Froot Loop. Αυτή η απάντηση υποδηλώνει ότι οι αρουραίοι απολαμβάνουν τόσο το ταξίδι όσο και τον ικανοποιητικό προορισμό.
Δεν είμαστε η μόνη ομάδα που ερευνά τα θετικά συναισθήματα στα ζώα.
Ο νευροεπιστήμονας Jaak Panksepp γαργαλούσε περίφημα τους αρουραίους , δείχνοντας την ικανότητά τους για χαρά .
Η έρευνα έχει επίσης δείξει ότι τα επιθυμητά περιβάλλοντα αρουραίων χαμηλού στρες επαναφέρουν τα κυκλώματα ανταμοιβής του εγκεφάλου τους , όπως ο επικλινής πυρήνας. Όταν τα ζώα στεγάζονται στο περιβάλλον που προτιμούν, η περιοχή του επικλινούς πυρήνα που ανταποκρίνεται σε ορεκτικές εμπειρίες (συμπεριφορά που υποκινείται από θετική ενίσχυση) διευρύνεται. Εναλλακτικά, όταν οι αρουραίοι στεγάζονται σε στρεσογόνα περιβάλλοντα, οι ζώνες που προκαλούν φόβο στον επικλινή πυρήνα τους επεκτείνονται. Είναι σαν ο εγκέφαλος να είναι ένα πιάνο το περιβάλλον μπορεί να συντονιστεί.
Ο νευροεπιστήμονας Κερτ Ρίχτερ έκανε επίσης την υπόθεση για τους αρουραίους που έχουν ελπίδα . Σε μια μελέτη που δεν θα επιτρεπόταν σήμερα, οι αρουραίοι κολύμπησαν σε γυάλινους κυλίνδρους γεμάτους με νερό, και τελικά πνίγονταν από εξάντληση αν δεν διασώθηκαν. Οι εργαστηριακοί αρουραίοι που τους χειρίζονταν συχνά άνθρωποι κολύμπησαν από ώρες έως μέρες. Οι άγριοι αρουραίοι τα παράτησαν μετά από λίγα μόλις λεπτά. Ωστόσο, εάν οι άγριοι αρουραίοι διασώθηκαν για λίγο, ο χρόνος επιβίωσής τους παρατάθηκε δραματικά, μερικές φορές κατά ημέρες. Φαινόταν ότι η διάσωσή τους έδωσε ελπίδα στους αρουραίους και τους παρακίνησε.
Περισσότερα σαν αυτό:
• Πώς η εξερεύνηση της καταγωγής βοηθά την ψυχική υγεία
• Γιατί κάποια ζώα έχουν εξελίξει την αίσθηση του χιούμορ
• Γιατί η επιδίωξή μας για ευτυχία μπορεί να είναι εσφαλμένη
Το έργο οδήγηση αρουραίων άνοιξε νέες και απροσδόκητες πόρτες στο ερευνητικό μου εργαστήριο συμπεριφορικών νευροεπιστημών. Ενώ είναι ζωτικής σημασίας να μελετήσουμε αρνητικά συναισθήματα όπως ο φόβος και το άγχος, οι θετικές εμπειρίες διαμορφώνουν επίσης τον εγκέφαλο με σημαντικούς τρόπους.
Καθώς τα ζώα –άνθρωποι ή άλλα– πλοηγούνται στο απρόβλεπτο της ζωής, η πρόβλεψη θετικών εμπειριών συμβάλλει στην επιμονή να συνεχίσει να ψάχνει για τις ανταμοιβές της ζωής. Σε έναν κόσμο άμεσης ικανοποίησης, αυτοί οι αρουραίοι προσφέρουν πληροφορίες για τις νευρικές αρχές που καθοδηγούν την καθημερινή συμπεριφορά. Αντί να πατάμε τα κουμπιά για άμεσες ανταμοιβές, μας υπενθυμίζουν ότι ο σχεδιασμός, η πρόβλεψη και η απόλαυση της διαδρομής μπορεί να είναι το κλειδί για έναν υγιή εγκέφαλο. Αυτό είναι ένα μάθημα που μου έμαθαν καλά οι αρουραίοι του εργαστηρίου μου .
Αυτό το άρθρο είναι προσαρμοσμένο από ένα κομμάτι που εμφανίστηκε αρχικά στο The Conversation και αναδημοσιεύεται με άδεια Creative Commons.
Σχόλια