O powstawaniu niedoli drogą doboru naturalnego

O powstawaniu niedoli drogą doboru naturalnego

Cofnijmy się o 530 milionów lat. Przy odrobinie szczęścia w morzu na terenie dzisiejszej Kanady natkniemy się na maleńką, pięciocentymetrową rybkę przypominającą dzisiejsze minogi lub lancetniki. Jest niemal bezgłowa. Przemierza wodę w poszukiwaniu gąbek i planktonu, którymi się żywi. Nie posiada oczu, świata doświadcza prawdopodobnie za pomocą wyrostków przypominających czułki. To pikaia. W albumie rodzinnym człowieka jej miejsce jest pomiędzy bezkręgowcami a rybami. Stanowi przykład jednego z pierwszych znanych strunowców. Pikaia (Pikaia gracilens) posiada strunę grzbietową, która w procesie ewolucji da później początek kręgosłupowi. Poszczególne fragmenty jej układu nerwowego dadzą z kolei początek mechanizmom regulującym nasze zachowanie.

Zdolność do poruszania się pozwala organizmom żywym na unikanie krzywdy i poszukiwanie przyjemności. Tymi dwoma pojęciami można w zasadzie opisać całe nasze życie. Nie inaczej więc musi być z ludźmi. Istnieje wiele gatunków organizmów żywych, które prowadzą osiadły tryb życia. Z mobilności płyną jednak liczne korzyści. W związku z tym, mechanizmy odpowiadające za aktywność apetytywną (dążenie do rzeczy korzystnych z punktu widzenia przetrwania) i awersyjną (unikanie rzeczy szkodliwych z punktu widzenia przetrwania) musiały istnieć już u przodków dzisiejszych kręgowców.

Matki wynalazków

Nietrudno wskazać podstawowe potrzeby człowieka i wielu innych zwierząt. Obejmują one m.in. pożywienie, powietrze, wodę, ciepło, schronienie, możliwość rozmnażania się, kontakty społeczne oraz sprawowanie opieki nad potomstwem. Ich zaspokojenie wiąże się z przyjemnością (często bardzo dużą – moje myśli wędrują tutaj do pizzy z tempehem którą zjadłem niedawno z przyjaciółmi), stąd mechanizmy apetytywne nieustannie prowokują nas do zachowań, które skutkują uzyskaniem ww. Z drugiej strony mechanizmy unikania krzywdy skłaniają nas do trzymania się z daleka od zagrożeń, bólu, dyskomfortu (pizza hawajska) i innych czynników, które zmniejszają nasze szanse na pozostawienie i odchowania potomstwa.

Anton J. M. Loonen i Svetlana A. Ivanova podjęli próbę opisania ewolucyjnej drogi, jaką przebyły kręgowce, nim w ich układach nerwowych powstała współczesna wersja układu nagrody. W artykule opublikowanym we „Frontiers in Neuroscience” przybliżają oni integrujący dotychczasową wiedzę model działania układów poszukiwania nagrody i unikania krzywdy. Nazwa czasopisma zobowiązuje, autorzy formułują też śmiałe przypuszczenia dotyczące wniosków płynących z tego modelu. Wskazują na potencjalnie nieprawidłowości jego działania, które mogą leżeć u podłoża niektórych zaburzeń psychicznych.

Postulują oni, że w mózgu funkcjonują bardzo stare filogenetycznie systemy regulujące poszukiwanie nagrody i unikanie krzywdy. Nie jest to pomysł całkowicie nowy. Podobnych wątków można doszukiwać się w koncepcji behawioralnego systemu aktywacji i behawioralnego systemu hamowania autorstwa Alana Jeffreya Greya (Gray, McNaughton, 2003). Badania nad neurobiologicznym podłożem uzależnień często skupiały się na fragmentach układu limbicznego wchodzących w skład tzw. układu nagrody. Artykuł dwójki badaczy jest o tyle ciekawy, że autorzy przedstawili całościowy i bardzo szczegółowy model powstania opisywanych mechanizmów, odwołując się przy tym do wiedzy o ewolucji układu nerwowego kręgowców.

Nie pamięta wół jak pikaią był

Kora nowa, zgodnie z nazwą, stanowi relatywnie niedawny nabytek w procesie ewolucji kręgowców. Autorzy sugerują, że jeszcze u płazów jej funkcje sprawowała grzbietowa część płaszcza (dorsal pallium), obszar mózgu stanowiący przedłużenie środkowej części płaszcza (medial pallium), która dała początek hipokampowi. Brzuszna i boczna część wspomnianego płaszcza przekształciły się później we fragment ciała migdałowatego znany jako ciało migdałowate powierzchowne (corticoid amygdala). Obecny u tych wczesnych kręgowców sriatopallidium, obszar będący połączeniem prążkowia i płaszcza, miał dać początek innym fragmentom ciała migdałowatego. Część środkowo-przyśrodkowa (centromedial) ciała migdałowatego bierze swój początek w prążkowiu a jądro łożyskowe prążka krańcowego (bed nucleus of the stria terminalis) wywodzi się z płaszcza. Kompleks ciała migdałowatego połączony jest z podwzgórzem i pniem mózgu, wraz z rozwojem kręgowców pojawiło się również połączenie z korą mózgową. Odpowiadają one odpowiednio za wywoływanie emocjonalnej odpowiedzi organizmu i regulację emocji.

Obszary mózgu odpowiadające za kierowanie podstawami naszego zachowania biorą zatem swój początek w organizmach przodków współczesnych kręgowców, najprawdopodobniej przypominających wspomnianą wcześniej pikaię.

O powstawaniu niedoli drogą doboru naturalnego

Źródło: https://c2.staticflickr.com/8/7238/7062156425_61d8238a98_b.jpg

Opis: Rekonstrukcja pikai. Grafika na licencji Creative Commons BY-SA 2.0, csprehn.

Co nas nie zabija

Powstały w ten sposób kompleks ciała migdałowatego odkrywa kluczową rolę w zachowaniach awersyjnych. Odpowiada on za regulację reakcji strachu i gniewu, spostrzeganie istotnych z tego punktu widzenia bodźców i skupianie na nich uwagi. Pozwala na przykład dostrzec i rozpoznać zagniewany wyraz twarzy u osoby, którą właśnie wyprowadziliśmy z równowagi. Odpowiada za to droga wiodąca poprzez uzdeczkę (habenula). Składają się na nią dwa odrębne szlaki. Jeden z nich obejmuje hipokamp, jądra przegrodowe (septal nuclei) i uzdeczkę przyśrodkową (medial habenula). Drugi obejmuje środkową część ciała migdałowatego (central amygdala) i jądro łożyskowe prążka krańcowego i uzdeczkę boczną (lateral habenalis).

Badacze wskazują na struktury, które mogłyby regulować reakcje unikania krzywdy. Zgodnie z ich modelem, ciało migdałowate powierzchowne miałoby łączyć się z przegrodą rdzeniową (medial septum) i uzdeczką przyśrodkową za pośrednictwem kortykosteroidowego szlaku: ciało migdałowate-parahipokamp-hipokamp-sklepienie-przegroda rdzeniowa (ang. corticoid amygdalar-parahippocampal-hippocampal-fornical-medial septal connection). Z kolei jądro łożyskowe prążka krańcowego zawiera gałkę bladą (globus pallidus), od której neurony biegną do uzdeczki. Gałka blada działa hamująco na poszukiwanie nagrody w sytuacji, gdy przewagę zyskuje działanie unikania krzywdy. Siła reakcji unikania krzywdy jest regulowana przez brzuszno-przyśrodkową korę przedczołową i korę przyhipokampalną, dzięki dwukierunkowemu połączeniu z ciałem migdałowatym powierzchownym. Tym samym ciało migdałowate miałoby odgrywać u ludzi podobną rolę jak kresomózgowie u organizmów na wcześniejszych etapach ewolucji.

Patologie życia codziennego

Reakcje związane z mechanizmami poszukiwania nagrody i unikania krzywdy stanowią podstawę funkcjonowania zwierząt, w tym ludzi. Nieprawidłowości w ich funkcjonowaniu są wyraźnie widoczne w przebiegu zaburzeń psychicznych. Badacze wskazują, że związki pomiędzy tymi podstawowymi aspektami działania układu nerwowego i jego wyższych funkcji mogą mieć duże znaczenie dla psychologii klinicznej i psychiatrii.

Przykładem mogą być choroby afektywne. W kolejnych artykułach (Loonen, Ivanova, 2016b) badacze rozwijają myśl, zgodnie z którą nadmierne przejawianie zachowań związanych z poszukiwaniem nagrody (związane z aktywacją danego systemu) może prowadzić do nieprzemożonej chęci działania. Nadmierna tendencja do zachowań związanych z unikaniem krzywdy może skutkować stanami dysforycznymi. Oba te systemy funkcjonują na zasadzie pewnej wzajemności – jeden system ustępuje miejsca drugiemu. Nierównowaga pomiędzy nimi może skutkować zaburzeniami. Gdy szala znacznie przechyla się na korzyść unikania krzywdy, moglibyśmy mieć do czynienia z depresją. Analogicznie, przewaga systemu poszukiwania nagrody miałaby skutkować stanami maniakalnymi.

Badacze bardzo szczegółowo opisują obszary mózgu i szlaki neuronalne które leżą u podłoża zachowań związanych z przyjemnością i dyskomfortem. Podkreślają przy tym, że źródła tych doznań należy szukać w naszej ewolucyjnej przyszłości

Na podstawie:

Loonen, A. J., & Ivanova, S. A. (2016). Circuits Regulating Pleasure and Happiness: The Evolution of the Amygdalar-Hippocampal-Habenular Connectivity in Vertebrates. Frontiers in Neuroscience, 10.

Literatura:

Gray, J. A., & McNaughton, N. (2003). The neuropsychology of anxiety: An enquiry into the function of the septo-hippocampal system (33). Oxford university press.

Loonen, A. J., & Ivanova, S. A. (2016b). Circuits Regulating Pleasure and Happiness—Mechanisms of Depression. Frontiers in human neuroscience, 10.

 

Neurolingwistyka to mulidyscyplinarna dziedzina nauki badająca mechanizmy neuronalne odpowiedzialne za rozumienie, przetwarza... czytaj więcej
Dotychczasowe badania nad właściwościami sieci epileptycznych pokrywały na ogół okres nie dłuższy niż kilka minut, obejmując... czytaj więcej
Połączenie twardej nauki i zabawnych filmików wydaje się nie lada wyzwaniem. Być może wprawne pióro i porządne zaplecze wiedz... czytaj więcej
Według danych epidemiologicznych choroba Parkinsona jest drugą najczęściej występującą chorobą neurodegeneracyjną (zaraz po c... czytaj więcej