"Przez całe życie uczymy się jak postępować w rozmaitych społecznych sytuacjach, co robić, czego robić nie należy. Od plastyczności naszego mózgu zależy, jak szybko będziemy przyswajać umiejętności społeczne" - opisała w rozmowie z PAP prof. Ewelina Knapska z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Plastyczność mózgu, czyli zdolność do samoprzebudowy jest niezbędna w procesie rozwoju, nabywania nowych umiejętności, choćby do nauki języków obcych czy gry na instrumencie. Niezbędna jest też do regeneracji, np. gdy po wypadku część mózgu ulega uszkodzeniu i inne obszary w pewnym stopniu muszą przejąć jej zadania. Plastyczność jest też niezbędna właśnie w kontekście społecznego uczenia się.

Społeczne sieci gryzoni

Bycie częścią grupy, od której można się uczyć, jest kluczowe dla przetrwania i rozmnażania wielu gatunków, również gryzoni np. myszy. Osobnikom, które potrafią uczyć się na podstawie doświadczenia innych i dostosować do zmieniających warunków, jest dużo łatwiej. Nie muszą same zdobywać informacji np. o tym, gdzie znaleźć pożywienie, przed czym uciekać.

Obserwacja tego, jak przebiega proces uczenia społecznego w mózgach myszy - tłumaczy prof. Knapska - może dać wgląd w to, jak procesy te przebiegają u człowieka.

Jednak badanie procesu uczenia społecznego i mechanizmów rozprzestrzeniania informacji w sieciach społecznych wśród gryzoni było dotąd niezwykle trudne w warunkach laboratoryjnych.

Środowisko niemal "naturalne" w laboratorium?

Badacze z Instytutu Nenckiego, Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk opracowali metodę Eco-HAB, która umożliwia obserwowanie naturalnego zachowania mysich społeczności. Wyniki swoich obserwacji zaprezentowali w „Science Advances” https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adm7255

"Nasz system składa się z czterech klatek połączonych ze sobą korytarzami, co oddaje sposób życia myszy w naturalnym środowisku. W naturze kopią one tunele i wzdłuż nich budują nory. Struktura społeczna myszy jest mocno hierarchiczna, więc w takim sztucznym środowisku, choć oddającym warunki naturalne, podpatrujemy np. kto jest dominantem, kto jest niżej w tej hierarchii. Każdą z myszy możemy zlokalizować w dowolnym momencie" - opisała rozmówczyni PAP.

Społeczne uczenie u myszy

W tak stworzonych warunkach naukowcy mogą wprowadzać określone bodźce, czyli informacje, z których myszy mają czerpać wiedzę o środowisku. Takim bodźcem może być dla myszy zapach, który gryzonie wydzielają wraz z moczem, po otrzymaniu określonego posiłku. A ponieważ myszy bardzo lubią słodką wodę, to badacze - w badaniu opisanym na łamach „Science Advances” - częstowali wybrane osobniki tym właśnie przysmakiem. Drugą, kontrolną grupę zwykłą wodą.

Okazało się, że myszy wykazują silne zainteresowanie zapachem gryzonia mającego dostęp do słodkiej wody. Poszczególne osobniki przez wiele godzin wracały uparcie do miejsca, z którego wcześniej piły wodę myszy, którym podano słodki napój. Prawdopodobnie z nadzieją znalezienia nagrody w postaci właśnie słodkiej wody. Polegały na społecznej wskazówce, którą mimowolnie otrzymały od innych osobników.

"To odzwierciedla realną sytuację, w której jedna mysz znalazła pokarm i inne mogą się od niej nauczyć, gdzie ten pokarm występuje. To właśnie element uczenia społecznego" - skomentowała prof. Ewelina Knapska.

Jednocześnie reakcja myszy zależała od struktury społecznej. Myszy znajdujące się wyżej w hierarchii silniej reagowały na obecność informacji o słodkim przysmaku. To one swoim zachowaniem "podpowiadały", gdzie szukać słodkiego napoju.

Jak wyłączyć proces uczenia?

Badacze połączyli obserwacje z metodami, które pozwalają precyzyjnie wyłączać grupy neuronów na określony czas.

"W jednej z opracowanych przez nas metod wykorzystaliśmy inhibitor TIMP-1, który hamuje aktywność białka ważnego dla neuroplastyczności. Możemy go podać w specjalnych nanocząsteczkach, które stopniowo uwalniają inhibitor przez kilka dni. W tym czasie część kory przedczołowej mózgu jest nieplastyczna, czyli nie daje możliwości uczenia się" - opisała badaczka.

Badacze skupili się na korze przedczołowej, bo poprzednie badania pokazywały, że jest ona istotna z punktu widzenia interakcji społecznych i utrzymywania hierarchii społecznej.

"Pokazaliśmy, że nawet chwilowe zablokowanie aktywności kory przedczołowej zaburza reakcję na informację społeczną, z której myszy mają się uczyć np. o położeniu jedzenia. Gryzonie przestają interesować się danym bodźcem” - wyjaśniła prof. Knapska.

To odkrycie istotne, bo u ludzi kora przedczołowa, choć oczywiście znacznie bardziej skomplikowana niż u myszy, też jest związana z uczeniem społecznym, reakcjami społecznymi. “Badanie na myszach daje nam możliwość dość precyzyjnego sprawdzania, jak działa ta część mózgu w +systemie+ prostszym niż ludzki” - wyjaśniła prof. Knapska.

Zauważyła, że poznanie neuronalnych mechanizmów, które leżą u podłoża interakcji społecznych przyczynia się do lepszego zrozumienia źródeł nieprawidłowości działania mózgu np. w zaburzeniach ze spektrum autyzmu, w schizofrenii czy chorobie Alzheimera, w których zmniejszona jest zdolność adaptacji społecznej. “W przyszłości daje nadzieję na wpływanie na regulowanie określonych grup neuronów, które są potrzebne do nauki zachowań społecznych” - podsumowała badaczka.

Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska-Wujec

ekr/ agt/